Cas kenderaan elektrik dalam masa 10 minit. dan hayat bateri yang lebih lama berkat ... pemanasan. Tesla memilikinya selama dua tahun, kini saintis menciptanya

Adalah dipercayai bahawa sel litium-ion moden berprestasi terbaik pada suhu bilik, kerana ia memberikan kompromi yang munasabah antara kelajuan pengecasan dan kemerosotan sel. Walau bagaimanapun, ternyata memanaskannya sebelum mengecas membolehkan anda meningkatkan kuasa pengecasan dan tidak menjejaskan penggunaan bateri dengan ketara.

jadual kandungan

• Mekanisme dari Tesla dengan penyelidikan saintifik
  • Masalah terbesar dengan sel litium-ion ialah litium yang terperangkap. Sama ada dalam SEI atau grafit. Dan lebih sedikit litium = kurang kapasiti
  • Suhu yang lebih tinggi untuk masa yang singkat = pengecasan yang selamat dengan lebih kuasa
  • Keputusan? Di hujung jari anda: mengecas 200-500 kW dan hayat bateri 20-50 tahun

Tesla menambah mekanisme prapemanasan bateri pada kenderaannya pada 2017. pada suhu rendah. Ia diandaikan bahawa ini akan meningkatkan jarak penerbangan pada musim sejuk dan mempercepatkan pengecasan semasa cuaca sejuk. Walau bagaimanapun, pemanasan dan penyejukan itu sendiri bukanlah penemuan yang istimewa, banyak pengeluar menggunakan sel yang disejukkan / dipanaskan secara aktif atau pek bateri yang lengkap.

> Bagaimanakah bateri dalam kenderaan elektrik disejukkan? [SENARAI MODEL]

Kuncinya ternyata Pemanasan sedemikian rupa untuk mempercepatkan proses pengecasan tanpa merosakkan sel.... Nampaknya selepas kemas kini menjadi jelas berapa suhu yang sepatutnya untuk mengurangkan masa henti pada pengecas. Ciri prapemanasan bateri sebelum menyambung kepada Pengecas Super (pra-pemanasan akhirnya pada 2019: memanaskan bateri semasa dalam perjalanan) telah disertakan secara kekal dalam perisian sejak Supercharger v3 ditayangkan pada Mac 2019:

> Tesla Supercharger V3: Julat 270 minit hampir 10 km, kuasa pengecasan 250 kW, kabel sejukan cecair [kemas kini]

Para saintis di Pusat Motor Elektrokimia di Penn State University hanya membuktikan Tesla betul. Dan itu bermakna kereta elektrik dicas dalam masa 10 minit z dengan kapasiti beberapa ratus kilowatt i jangan risau tentang kemerosotan kapasiti bateri selama beberapa dekad, sehingga suhu di mana sel dipanaskan dipilih dengan tepat.

Tetapi mari kita mulakan dari awal:

Masalah terbesar dengan sel litium-ion ialah litium yang terperangkap. Sama ada dalam SEI atau grafit. Dan lebih sedikit litium = kurang kapasiti

Adalah dipercayai bahawa suhu operasi optimum untuk sel litium-ion ialah suhu bilik... Oleh itu, mekanisme penyejukan aktif bateri memastikan bahawa sel tidak terlalu panas (lagipun, tidak selalu mungkin untuk mengekalkan nominal 20 darjah Celsius).

Suhu bilik membolehkan anda menghalang pertumbuhan lapisan pasif - pecahan pejal elektrolit, yang terkumpul pada elektrod dan mengikat ion litium; SEI - dan pemenjaraan ion litium dalam elektrod grafit. Peningkatan suhu bermakna kedua-dua proses dipercepatkan. Anda boleh melihat ini selepas ujian awal.

> Tesla dipertikaikan di Jerman. Untuk "Autopilot", "Pemandu Autonomi Sepenuhnya"

Para saintis di Pusat Motor Elektrokimia telah mengesahkannya Sel litium-ion yang digunakan dalam kenderaan elektrik hanya menampung kira-kira 50 cas pada 6 ° C. (iaitu 6 kali lebih banyak daripada kapasiti sel, contohnya, sel 0,2 kWj dicas dengan sumber 1,2 kW, dsb.).

Sebagai perbandingan, pautan yang sama:

• mudah mereka capai 2 caj pada 500C (untuk kereta dengan bateri 40 kWj ialah 40 kW, untuk kereta dengan bateri 80 kWj ialah 80 kW, dsb.),
• mereka sudah bertahan hanya 200 caj pada 4C.

Pada masa yang sama, dengan "menahan" kami bermaksud kehilangan 20 peratus kuasa asal, kerana ini adalah bagaimana istilah itu difahami dalam industri automotif.

Penyelidik pada sel litium-ion telah mencuba selama bertahun-tahun untuk menyelesaikan masalah ini dengan menukar komposisi elektrolit atau dengan menyalut elektrod dengan pelbagai bahan untuk mengelakkan terperangkap ion litium. Kerana ia adalah ion litium yang bergerak dalam bateri yang bertanggungjawab untuk kapasitinya.

> Renault-Nissan melabur dalam Enevate: "Mengecas bateri dalam 5 minit"

Agak di luar jangkaan, ternyata masalah itu dapat diselesaikan dengan lebih mudah. Ia cukup untuk memanaskan sel untuk mengurangkan masalah memerangkap ion litium dengan ketara. Malangnya, suhu yang lebih tinggi menyebabkan penurunan kapasiti sel pula: apabila enkapsulasi litium dalam elektrod adalah terhad, masalah pertumbuhan lapisan pempasifan (SEI) tidak dapat diselesaikan.

Bukan dengan tongkat, tetapi dengan tongkat.

Suhu yang lebih tinggi untuk masa yang singkat = pengecasan selamat dengan lebih kuasa

Bagaimanapun, saintis dari pusat penyelidikan tersebut berjaya mencari jalan tengah. Mereka memanggilnya Kaedah modulasi suhu asimetri... Mereka memanaskan elemen selama 30 saat hingga 48 darjah Celsius, dan kemudian mengecasnya selama 10 minit supaya sistem akhirnya berfungsi dan suhu menurun.

Mengapa ia hanya mengambil masa 10 minit untuk mengecas? Nah, pada 6 C, ini adalah masa yang cukup untuk mengecas bateri hingga 80 peratus daripada kapasitinya. 6 C bermaksud bekalan kuasa:

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

Apabila dicas dari 0 hingga 80 peratus, kuasa tinggi ini memerlukan masa henti pengecas selama 10 minit. Walau bagaimanapun, jika kadar nyahcas bateri lebih rendah (10 peratus, 15 peratus, ...), proses penambahan tenaga mengambil masa kurang daripada 10 minit!

Mekanisme penyejukan bateri hanya perlu memastikan suhu bateri tidak meningkat melebihi 50 darjah (penyelidik mengatakan 53 darjah Celsius) untuk mengehadkan kadar pembentukan lapisan pempasifan. Pada masa yang sama, masa pengecasan yang singkat memungkinkan untuk memendekkan tempoh pertumbuhan.

Keputusan? Di hujung jari anda: mengecas 200-500 kW dan hayat bateri 20-50 tahun

Para saintis dapat membuktikan bahawa sel NMC622 yang dirawat dengan cara ini mampu menahan 1 cas dengan kuasa 700 C dan kehilangan sehingga 6 peratus kapasiti. 20 caj tidak begitu mengagumkan, tetapi jika kita memandu 1 km setahun dan bateri mempunyai kapasiti 700 kWj, ini adalah Hasilnya berubah menjadi 23 tahun beroperasi.

Kami menambah bahawa bateri dan rangkaian kenderaan elektrik semakin berkembang, dan Kutub biasanya bergerak kurang daripada 20 80 kilometer setahun, yang bermaksud bahawa kapasiti bateri akan menurun kepada 30 peratus dalam kira-kira 50 hingga XNUMX tahun.

> Di sini! Kenderaan elektrik pertama dengan jarak sebenar 600 km ialah Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: modulasi suhu asimetri untuk pengecasan ultra-pantas bateri lithium-ion

Foto pembukaan: salutan bersalut elektrik (salutan litium) elektrod bergantung pada suhu sel (c) Pusat motor elektrokimia

Ini mungkin menarik minat anda: