Električna vozila napolnite v 10 minutah. in daljšo življenjsko dobo baterije zahvaljujoč ... ogrevanju. Tesla ga je imel dve leti, zdaj so ga izumili znanstveniki

Menijo, da sodobne litij-ionske celice najbolje delujejo pri sobni temperaturi, saj zagotavljajo razumen kompromis med hitrostjo polnjenja in razgradnjo celic. Vendar se izkaže, da njihovo segrevanje pred polnjenjem omogoča povečanje moči polnjenja in ne vpliva bistveno na porabo baterije.

Kazalo

• Teslin mehanizem z znanstvenimi raziskavami
  • Največja težava litij-ionskih celic je ujet litij. Ali v SEI ali grafitu. In še manj litija = manjša zmogljivost
  • Višja temperatura za kratek čas = varno polnjenje z veliko večjo močjo
  • Rezultati? Na dosegu roke: polnjenje 200-500 kW in 20-50 let življenjske dobe baterije

Tesla je leta 2017 svojim vozilom dodala mehanizem za predogrevanje baterije. pri nizkih temperaturah. Domnevalo se je, da bo to povečalo doseg letenja pozimi in pospešilo polnjenje v hladnem vremenu. Vendar pa ogrevanje in hlajenje samo po sebi ni bilo posebno odkritje, številni proizvajalci uporabljajo aktivno hlajene/ogrevane celice ali kompletne baterijske sklope.

> Kako se hladijo baterije v električnih vozilih? [SEZNAM MODELOV]

Ključ se je izkazal Ogrevanje na način, da pospeši proces polnjenja, ne da bi pri tem poškodoval celice.... Zdi se, da je po posodobitvi postalo jasno, kakšna mora biti temperatura, da se zmanjša čas izpada polnilnika. Funkcija predgrevanja baterije pred priključitvijo na Supercharger (predhodno ogrevanje na koncu leta 2019: ogrevanje baterije na poti) je trajno vključena v programsko opremo od premiere Superchargerja v3 marca 2019:

> Tesla Supercharger V3: 270-minutni doseg skoraj 10 km, moč polnjenja 250 kW, tekočinsko hlajeni kabli [posodobitev]

Znanstveniki iz Centra za elektrokemične motorje na univerzi Penn State so pravkar dokazali, da je imel Tesla prav. In to pomeni električni avtomobili se napolnijo v 10 minutah z z zmogljivostjo nekaj sto kilovatov i ne skrbite za poslabšanje zmogljivosti baterije desetletja, dokler ni natančno izbrana temperatura, na katero se segrevajo celice.

Ampak začnimo od samega začetka:

Največja težava litij-ionskih celic je ujet litij. Ali v SEI ali grafitu. In še manj litija = manjša zmogljivost

Verjamemo, da optimalna delovna temperatura za litij-ionske celice je sobna temperatura... Zato mehanizmi aktivnega hlajenja baterije zagotavljajo, da se celice ne pregrejejo preveč (navsezadnje ni vedno mogoče ohraniti nazivnih 20 stopinj Celzija).

Sobna temperatura vam omogoča, da zadržite rast pasivne plasti - strjene frakcije elektrolita, ki se nabira na elektrodi in veže litijeve ione; SEI - in zapora litijevih ionov v grafitni elektrodi. Zvišanje temperature pomeni pospešitev obeh procesov. To lahko vidite po začetnih testih.

> Tesla je v Nemčiji sporna. Za "avtopilot", "popolnoma avtonomno vožnjo"

Znanstveniki Centra za elektrokemijske motorje so to potrdili Litij-ionske celice, ki se uporabljajo v električnih vozilih, imajo le približno 50 nabojev pri 6 °C. (tj. 6-krat več od zmogljivosti celice, na primer, celica z močjo 0,2 kWh je napolnjena z virom 1,2 kW itd.).

Za primerjavo, iste povezave:

• zlahka dosegli 2 polnjenja pri 500C (za avto z baterijo 40 kWh je 40 kW, za avto z baterijo 80 kWh je 80 kW itd.),
• so že trajale samo 200 polnjenj pri 4C.

Pri tem pa pod »vzdrži« mislimo na 20-odstotno izgubo prvotne moči, saj tako izraz razumejo v avtomobilski industriji.

Raziskovalci litij-ionskih celic že leta poskušajo rešiti ta problem s spreminjanjem sestave elektrolitov ali s prevleko elektrod z različnimi materiali, da se prepreči ujetost litijevih ionov. Ker so za njeno zmogljivost odgovorni litijevi ioni, ki se gibljejo v bateriji.

> Renault-Nissan vlaga v Enevate: "Napolnite baterijo v 5 minutah"

Povsem nepričakovano se je izkazalo, da je težavo mogoče rešiti veliko lažje. Dovolj je, da segrejemo celico, da bistveno zmanjšamo problem ujetja litijevih ionov. Žal je višja temperatura vseeno povzročila zmanjšanje zmogljivosti celice: ko je bila inkapsulacija litija v elektrodi omejena, problem rasti pasivacijske plasti (SEI) ni bil rešen.

Ne s palico, ampak s palico.

Višja temperatura za kratek čas = varno polnjenje z veliko večjo močjo

Vendar je znanstvenikom iz omenjenega raziskovalnega centra uspelo najti srednjo pot. Poklicali so ga Metoda asimetrične temperaturne modulacije... Element segrejejo 30 sekund na 48 stopinj Celzija, nato pa ga polnijo 10 minut, da sistem končno deluje in temperatura pade.

Zakaj polnjenje traja le 10 minut? No, pri 6 C je to dovolj časa, da se baterija napolni do 80 odstotkov njene zmogljivosti. 6 C pomeni napajanje:

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

Pri polnjenju od 0 do 80 odstotkov ta visoka moč zahteva 10 minut izpada polnilnika. Če pa je stopnja praznjenja baterije nižja (10 odstotkov, 15 odstotkov, ...), proces obnavljanja energije traja celo manj kot 10 minut!

Hladilni mehanizem baterije mora le zagotoviti, da se temperatura baterije ne dvigne nad 50 stopinj (raziskovalci pravijo 53 stopinj Celzija), da omeji hitrost kopičenja pasivacijske plasti. Hkrati kratek čas polnjenja omogoča skrajšanje obdobja rasti.

Rezultati? Na dosegu roke: polnjenje 200-500 kW in 20-50 let življenjske dobe baterije

Znanstveniki so uspeli dokazati, da so tako obdelane celice NMC622 sposobne prenesti 1 polnjenje z močjo 700 C in izgubo do 6 odstotkov kapacitete. 20 polnjenj ni ravno impresivno, a če prevozimo 1 km letno in ima baterija kapaciteto 700 kWh, je to Rezultat se preoblikuje v 23 let delovanja.

Dodajamo, da baterije in domet električnih vozil rastejo, Poljaki pa običajno prevozijo manj kot 20 80 kilometrov na leto, kar pomeni, da naj bi se zmogljivost baterije znižala na 30 odstotkov v približno 50 do XNUMX letih.

> Tukaj! Prvo električno vozilo z realnim dosegom 600 km je Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: asimetrična temperaturna modulacija za izjemno hitro polnjenje litij-ionskih baterij

Uvodna fotografija: galvanizacija (litijeva prevleka) elektrode glede na temperaturo celice (c) Središče elektrokemičnega motorja

To vas lahko zanima: