Зареждайте електрически превозни средства за 10 минути. и по-дълъг живот на батерията благодарение на ... отопление. Тесла го имаше две години, сега учените го измислиха

Смята се, че съвременните литиево-йонни клетки работят най-добре при стайна температура, тъй като осигуряват разумен компромис между скоростта на зареждане и разграждането на клетката. Оказва се обаче, че нагряването им преди зареждане ви позволява да увеличите мощността на зареждане и не влияе съществено на разхода на батерията.

Таблица на съдържанието

• Механизъм от Tesla с научни изследвания
  • Най-големият проблем с литиево-йонните клетки е задържаният литий. Или в SEI, или в графит. И още по-малко литий = по-малък капацитет
  • По-висока температура за кратко време = безопасно зареждане с много повече мощност
  • Резултати? На една ръка разстояние: зареждане 200-500 kW и 20-50 години живот на батерията

Tesla добави механизъм за предварително нагряване на батерията към своите превозни средства през 2017 г. при ниски температури. Предполагаше се, че това ще увеличи обхвата на полета през зимата и ще ускори зареждането при студено време. Въпреки това, отоплението и охлаждането само по себе си не беше специално откритие, много производители използват активно охлаждани / нагрявани клетки или пълни батерии.

> Как се охлаждат батериите в електрическите превозни средства? [СПИСЪК НА МОДЕЛИТЕ]

Ключът се оказа Нагряване по такъв начин, че да ускори процеса на зареждане, без да уврежда клетките.... Изглежда след актуализацията стана ясно каква трябва да бъде температурата, за да се намали времето за престой на зарядното устройство. Функцията за предварително загряване на батерията преди свързване към Supercharger (предварително загряване евентуално през 2019 г.: загряване на батерията по пътя) е постоянно включена в софтуера от премиерата на Supercharger v3 през март 2019 г.:

> Tesla Supercharger V3: 270-минутен обхват от почти 10 км, 250 kW мощност на зареждане, кабели с течно охлаждане [актуализация]

Учени от Центъра за електрохимични двигатели към Penn State University доказаха, че Тесла е бил прав. И това означава електрическите автомобили се зареждат за 10 минути z с капацитет от няколкостотин киловата i не се притеснявайте за влошаване на капацитета на батерията в продължение на десетилетия, докато температурата, до която се нагряват клетките, не бъде точно избрана.

Но нека започнем от самото начало:

Най-големият проблем с литиево-йонните клетки е задържаният литий. Или в SEI, или в графит. И още по-малко литий = по-малък капацитет

Общоприето е, че оптималната работна температура за литиево-йонни клетки е стайната температура... Следователно механизмите за активно охлаждане на батерията гарантират, че клетките не се прегряват твърде много (в края на краищата не винаги е възможно да се поддържат номиналните 20 градуса по Целзий).

Стайната температура ви позволява да ограничите растежа на пасивиращия слой - втвърдената фракция на електролита, която се натрупва върху електрода и свързва литиеви йони; SEI - и задържане на литиеви йони в графитен електрод. Повишаването на температурата означава, че и двата процеса се ускоряват. Можете да видите това след първоначалните тестове.

> Tesla се оспорва в Германия. За "Автопилот", "Напълно автономно шофиране"

Учени от Центъра за електрохимични двигатели са потвърдили това Литиево-йонните клетки, използвани в електрическите превозни средства, държат само около 50 заряда при 6°C. (т.е. 6 пъти повече от капацитета на клетката, например клетка от 0,2 kWh се зарежда с източник от 1,2 kW и т.н.).

За сравнение, същите връзки:

• те лесно стигнаха 2 зареждания при 500C (за кола с 40 kWh батерия е 40 kW, за кола с 80 kWh батерия е 80 kW и т.н.),
• те вече продължиха само 200 зареждания при 4C.

В същото време под „издръжливост“ имаме предвид загуба от 20 процента от първоначалната мощност, защото така се разбира терминът в автомобилната индустрия.

Литиево-йонните изследователи се опитват в продължение на много години да решат този проблем чрез промяна на състава на електролитите или чрез покриване на електродите с различни материали, за да се предотврати улавянето на литиеви йони. Защото именно литиевите йони, които се движат в батерията, са отговорни за нейния капацитет.

> Renault-Nissan инвестира в Enevate: "Зареждане на батерията за 5 минути"

Съвсем неочаквано се оказа, че проблемът може да бъде решен много по-лесно. Достатъчно е да загреете клетката, за да намалите значително проблема с улавянето на литиеви йони. За съжаление, по-високата температура така или иначе доведе до намаляване на капацитета на клетката: когато капсулирането на литий в електрода беше ограничено, проблемът с растежа на пасивационния слой (SEI) не беше решен.

Не с пръчка, а с пръчка.

По-висока температура за кратко време = безопасно зареждане с много повече мощност

Учени от споменатия изследователски център обаче успяха да намерят средата. Те му се обадили Метод на асиметрична температурна модулация... Те загряват елемента за 30 секунди до 48 градуса по Целзий и след това го зареждат за 10 минути, така че системата най-накрая да заработи и температурата да падне.

Защо зареждането отнема само 10 минути? Е, при 6 C това е достатъчно време за зареждане на батерията до 80 процента от нейния капацитет. 6 C означава захранване:

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

При зареждане от 0 до 80 процента, тази висока мощност изисква 10 минути престой на зарядното устройство. Въпреки това, ако степента на разреждане на батерията е по-ниска (10 процента, 15 процента, ...), процесът на попълване на енергия отнема дори по-малко от 10 минути!

Механизмът за охлаждане на батерията трябва само да гарантира, че температурата на батерията не се повишава над 50 градуса (изследователите казват 53 градуса по Целзий), за да ограничи скоростта, с която пасивиращият слой се натрупва. В същото време краткото време за зареждане прави възможно съкращаването на периода на растеж.

Резултати? На една ръка разстояние: зареждане 200-500 kW и 20-50 години живот на батерията

Учените са успели да докажат, че клетките NMC622, обработени по този начин, са в състояние да издържат на 1 зареждане с мощност от 700 C и загуба на капацитет до 6 процента. 20 зареждания не са много впечатляващи, но ако караме 1 км годишно и батерията е с капацитет 700 kWh, това е Резултатът се трансформира в 23 години експлоатация.

Добавяме, че батериите и обхватът на електрическите превозни средства нарастват, а поляците обикновено пътуват по-малко от 20 80 километра годишно, което означава, че капацитетът на батерията трябва да спадне до 30 процента за около 50 до XNUMX години.

> Тук! Първият електрически автомобил с реален пробег от 600 км е Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: асиметрична температурна модулация за ултра-бързо зареждане на литиево-йонни батерии

Начална снимка: галванично покритие (литиево покритие) на електрода в зависимост от температурата на клетката (c) Център на електрохимичния двигател

Това може да ви заинтересува: