Lad elbiler på 10 minutter. og lengre batterilevetid takket være ... oppvarming. Tesla hadde det i to år, nå har forskere funnet det opp
Innhold
Det antas at moderne litiumionceller yter best ved romtemperatur, da de gir et rimelig kompromiss mellom ladehastighet og celledegradering. Det viser seg imidlertid at oppvarming av dem før lading lar deg øke ladeeffekten og påvirker ikke batteriforbruket nevneverdig.
innholdsfortegnelsen
- Mekanisme fra Tesla med vitenskapelig forskning
- Det største problemet med litium-ion-celler er fanget litium. Enten i SEI eller grafitt. Og enda mindre litium = mindre kapasitet
- Høyere temperatur i kort tid = sikker lading med mye mer kraft
- resultater? Til fingerspissene: 200-500 kW lading og 20-50 års batterilevetid
Tesla la til en batteriforvarmingsmekanisme til kjøretøyene sine i 2017. ved lave temperaturer. Det ble antatt at dette ville øke flyrekkevidden om vinteren og få fart på ladingen under frost. Men oppvarming og kjøling i seg selv var ikke en spesiell oppdagelse, mange produsenter bruker aktivt avkjølte/oppvarmede celler eller komplette batteripakker.
> Hvordan kjøles batterier i elektriske kjøretøy? [MODELLISTE]
Nøkkelen viste seg Oppvarming på en slik måte at den fremskynder ladeprosessen uten å skade cellene.... Det virker etter oppdateringen at det ble klart hva temperaturen skulle være for å redusere nedetiden på laderen. Batteriforvarmingsfunksjonen før tilkobling til Supercharger (forvarming til slutt i 2019: oppvarming av batteriet på vei) har vært permanent inkludert i programvaren siden Supercharger v3 hadde premiere i mars 2019:
> Tesla Supercharger V3: 270-minutters rekkevidde på nesten 10 km, 250 kW ladeeffekt, væskekjølte kabler [oppdatering]
Forskere ved Center for Electrochemical Motors ved Penn State University viste nettopp at Tesla hadde rett. Og det betyr elbiler lades på 10 minutter z med en kapasitet på flere hundre kilowatt i ikke bekymre deg for forringelse av batterikapasiteten i flere tiår, inntil temperaturen som cellene varmes opp til er nøyaktig valgt.
Men la oss starte helt fra begynnelsen:
Det største problemet med litium-ion-celler er fanget litium. Enten i SEI eller grafitt. Og enda mindre litium = mindre kapasitet
Det antas at den optimale driftstemperaturen for litiumionceller er romtemperatur... Derfor sikrer mekanismene for aktiv kjøling av batteriet at cellene ikke overopphetes for mye (det er tross alt ikke alltid mulig å holde de nominelle 20 grader Celsius).
Romtemperatur lar deg begrense veksten av det passiverende laget - den størknede fraksjonen av elektrolytten, som akkumuleres på elektroden og binder litiumioner; SEI - og fengsling av litiumioner i en grafittelektrode. En økning i temperatur betyr at begge prosessene akselereres. Du kan se dette etter innledende tester.
> Tesla er omstridt i Tyskland. For "Autopilot", "Fullt autonom kjøring"
Forskere ved Center for Electrochemical Motors har bekreftet det Litium-ion-celler som brukes i elektriske kjøretøy holder bare rundt 50 ladninger ved 6 ° C. (dvs. 6 ganger mer enn cellekapasiteten, for eksempel lades en 0,2 kWh-celle med en 1,2 kW-kilde osv.).
Til sammenligning, de samme lenkene:
- de lett nås 2 ladninger ved 500C (for en bil med et 40 kWh batteri er det 40 kW, for en bil med et 80 kWh batteri er det 80 kW, etc.),
- de varte allerede bare 200 ladinger ved 4C.
Samtidig mener vi med «stå mot» et tap på 20 prosent av den opprinnelige kraften, fordi det er slik begrepet forstås i bilindustrien.
Litium-ion-forskere har i mange år forsøkt å løse dette problemet ved å endre sammensetningen av elektrolytter eller ved å belegge elektrodene med ulike materialer for å hindre at litiumioner fanges opp. For det er litiumionene som beveger seg i batteriet som er ansvarlige for kapasiteten.
> Renault-Nissan investerer i Enevate: «Lader batteriet på 5 minutter»
Helt uventet viste det seg at problemet kan løses mye enklere. Det er nok å varme cellen for å redusere problemet med å fange litiumioner betydelig. Dessverre forårsaket den høyere temperaturen en reduksjon i cellekapasitet uansett: når innkapslingen av litium i elektroden var begrenset, ble ikke problemet med vekst av passiveringslaget (SEI) løst.
Ikke med en pinne, men med en pinne.
Høyere temperatur for en kort tid = sikker lading med mye mer kraft
Imidlertid klarte forskere fra nevnte forskningssenter å finne en mellomting. De ringte ham Asymmetrisk temperaturmodulasjonsmetode... De varmer opp elementet i 30 sekunder til 48 grader Celsius, og lader det deretter i 10 minutter slik at systemet endelig fungerer og temperaturen synker.
Hvorfor tar det bare 10 minutter å lade? Vel, ved 6 C er dette nok tid til å lade batteriet til 80 prosent av kapasiteten. 6 C betyr strømforsyning:
- 240 kW for Nissan Leaf II
- 400 kW for Hyundai Kona Electric 64 kWh,
- 480 kW for Tesla Model 3.
Når den lades fra 0 til 80 prosent, krever denne høye effekten 10 minutters nedetid for laderen. Men hvis batteriutladingshastigheten er lavere (10 prosent, 15 prosent, ...), energipåfyllingsprosessen tar enda mindre enn 10 minutter!
Batteriets kjølemekanisme må bare sørge for at temperaturen på batteriet ikke stiger over 50 grader (forskerne sier 53 grader Celsius) for å begrense hastigheten passiveringslaget skapes med. Samtidig gjør den korte ladetiden det mulig å korte ned vekstperioden.
resultater? Til fingerspissene: 200-500 kW lading og 20-50 års batterilevetid
Forskerne var i stand til å bevise at NMC622-cellene behandlet på denne måten er i stand til å tåle 1 ladning med en effekt på 700 C og et tap på opptil 6 prosent av kapasiteten. 20 ladninger er ikke særlig imponerende, men kjører vi 1 km i året og batteriet har en kapasitet på 700 kWh, er dette Resultatet er omgjort til 23 års drift.
Vi legger til at batteriene og rekkevidden til elektriske kjøretøy vokser, og polakkene reiser vanligvis mindre enn 20 80 kilometer per år, noe som betyr at batterikapasiteten bør falle til 30 prosent i løpet av omtrent 50 til XNUMX år.
> Her! Det første elektriske kjøretøyet med en reell rekkevidde på 600 km er Tesla Model S Long Range.
Warto poczytać: asymmetrisk temperaturmodulering for ultrarask lading av litiumionbatterier
Åpningsbilde: galvanisert belegg (litiumbelegg) av elektroden avhengig av celletemperaturen (c) Sentrum av den elektrokjemiske motoren
Dette kan interessere deg:
