Napunite električna vozila za 10 minuta. i dulji vijek trajanja baterije zahvaljujući ... grijanju. Tesla ga je imao dvije godine, a sada su ga znanstvenici izmislili

Vjeruje se da moderne litij-ionske ćelije rade najbolje na sobnoj temperaturi, jer pružaju razuman kompromis između brzine punjenja i degradacije ćelije. Međutim, pokazalo se da njihovo zagrijavanje prije punjenja omogućuje povećanje snage punjenja i ne utječe značajno na potrošnju baterije.

pregled sadržaja

• Teslin mehanizam sa znanstvenim istraživanjima
  • Najveći problem s litij-ionskim ćelijama je zarobljeni litij. Ili u SEI ili grafitu. I još manje litija = manji kapacitet
  • Viša temperatura za kratko vrijeme = sigurno punjenje s puno više snage
  • Rezultati? Na dohvat ruke: punjenje 200-500 kW i 20-50 godina trajanja baterije

Tesla je svojim vozilima 2017. godine dodao mehanizam za predgrijavanje baterije. na niskim temperaturama. Pretpostavljalo se da će to povećati domet leta zimi i ubrzati punjenje tijekom hladnog vremena. Međutim, grijanje i hlađenje samo po sebi nije bilo posebno otkriće, mnogi proizvođači koriste aktivno hlađene/grijane ćelije ili kompletne baterije.

> Kako se hlade baterije u električnim vozilima? [POPIS MODELA]

Ključ se ispostavio Zagrijavanje na način da se ubrza proces punjenja bez oštećenja ćelija.... Čini se da je nakon ažuriranja postalo jasno koja bi temperatura trebala biti kako bi se smanjilo vrijeme zastoja na punjaču. Predgrijavanje baterije prije spajanja na Supercharger (predgrijavanje na kraju 2019.: zagrijavanje baterije na putu) trajno je uključeno u softver od premijere Superchargera v3 u ožujku 2019.:

> Tesla Supercharger V3: 270-minutni domet od gotovo 10 km, snaga punjenja od 250 kW, kabeli hlađeni tekućinom [ažuriranje]

Znanstvenici iz Centra za elektrokemijske motore na Penn State University upravo su dokazali da je Tesla bio u pravu. A to znači električni automobili se pune za 10 minuta z s kapacitetom od nekoliko stotina kilovata i ne brinite o smanjenju kapaciteta baterije desetljećima, sve dok se točno ne odabere temperatura na koju se stanice zagrijavaju.

Ali krenimo od samog početka:

Najveći problem s litij-ionskim ćelijama je zarobljeni litij. Ili u SEI ili grafitu. I još manje litija = manji kapacitet

Općenito je prihvaćeno optimalna radna temperatura za litij-ionske ćelije je sobna temperatura... Stoga mehanizmi aktivnog hlađenja baterije osiguravaju da se ćelije ne pregrijavaju previše (uostalom, nije uvijek moguće zadržati nominalnih 20 stupnjeva Celzija).

Sobna temperatura omogućuje vam obuzdavanje rasta pasivizirajućeg sloja - skrutnute frakcije elektrolita, koja se nakuplja na elektrodi i veže litijeve ione; SEI - i zatvaranje litijevih iona u grafitnoj elektrodi. Povećanje temperature znači da su oba procesa ubrzana. To možete vidjeti nakon početnih testova.

> Tesla je sporan u Njemačkoj. Za "Autopilot", "Potpuno autonomnu vožnju"

To su potvrdili znanstvenici Centra za elektrokemijske motore Litij-ionske ćelije koje se koriste u električnim vozilima drže samo oko 50 naboja na 6 °C. (tj. 6 puta više od kapaciteta ćelije, na primjer, ćelija od 0,2 kWh se puni s izvorom od 1,2 kW itd.).

Za usporedbu, isti linkovi:

• lako su stigli 2 punjenja na 500C (za automobil s baterijom od 40 kWh je 40 kW, za automobil s baterijom od 80 kWh je 80 kW itd.),
• već su trajale samo 200 punjenja na 4C.

Pritom, pod "izdržati" podrazumijevamo gubitak od 20 posto izvorne snage, jer se tako taj pojam shvaća u automobilskoj industriji.

Istraživači na litij-ionskim stanicama godinama pokušavaju riješiti ovaj problem promjenom sastava elektrolita ili oblaganjem elektroda raznim materijalima kako bi se spriječilo zarobljavanje litijevih iona. Jer upravo su litijevi ioni koji se kreću u bateriji zaslužni za njezin kapacitet.

> Renault-Nissan ulaže u Enevate: "Punjenje baterije za 5 minuta"

Sasvim neočekivano, pokazalo se da se problem može puno lakše riješiti. Dovoljno je zagrijati ćeliju kako bi se značajno smanjio problem zarobljavanja litijevih iona. Nažalost, viša temperatura ionako je uzrokovala smanjenje kapaciteta ćelije: kada je inkapsulacija litija u elektrodi bila ograničena, problem rasta pasivacijskog sloja (SEI) nije bio riješen.

Ne štapom, nego štapom.

Viša temperatura za kratko vrijeme = sigurno punjenje s mnogo više snage

No, znanstvenici iz spomenutog istraživačkog centra uspjeli su pronaći sredinu. Zvali su ga Metoda asimetrične temperaturne modulacije... Element zagrijavaju 30 sekundi na 48 Celzijevih stupnjeva, a zatim ga pune 10 minuta da sustav konačno proradi i temperatura padne.

Zašto je potrebno samo 10 minuta za punjenje? Pa, na 6 C, ovo je dovoljno vremena da se baterija napuni do 80 posto kapaciteta. 6 C znači napajanje:

• 240 kW za Nissan Leaf II
• 400 kW za Hyundai Kona Electric 64 kWh,
• 480 kW za Tesla Model 3.

Kada se napuni od 0 do 80 posto, ova velika snaga zahtijeva 10 minuta zastoja punjača. Međutim, ako je stopa pražnjenja baterije niža (10 posto, 15 posto, ...), proces obnavljanja energije traje čak manje od 10 minuta!

Mehanizam za hlađenje baterije samo mora osigurati da temperatura baterije ne poraste iznad 50 stupnjeva (znanstvenici kažu 53 stupnja Celzija) kako bi ograničio brzinu nagomilavanja sloja pasivacije. Istodobno, kratko vrijeme punjenja omogućuje skraćivanje razdoblja rasta.

Rezultati? Na dohvat ruke: punjenje 200-500 kW i 20-50 godina trajanja baterije

Znanstvenici su uspjeli dokazati da ovako tretirane NMC622 stanice mogu izdržati jedno punjenje snage 1 C i gubitak do 700 posto kapaciteta. 6 punjenja nije baš impresivno, ali ako vozimo 20 km godišnje i baterija ima kapacitet od 1 kWh, ovo je Rezultat se pretvara u 23 godine rada.

Dodajmo da baterije i asortiman električnih vozila rastu, a Poljaci obično putuju manje od 20 80 kilometara godišnje, što znači da bi kapacitet baterije trebao pasti na 30 posto za otprilike 50 do XNUMX godina.

> Ovdje! Prvi električni automobil sa stvarnim dometom od 600 km je Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: asimetrična temperaturna modulacija za ultra-brzo punjenje litij-ionskih baterija

Uvodna fotografija: galvanizacija (litij premaz) elektrode ovisno o temperaturi ćelije (c) Središte elektrokemijskog motora

Ovo bi vas moglo zanimati: