Opladning af elbiler på 10 minutter. og længere batterilevetid takket være...opvarmning. Tesla havde det i to år, nu er forskere kommet frem til det

Moderne lithium-ion-celler anses for at fungere bedst ved stuetemperatur, da de giver mulighed for et rimeligt kompromis mellem opladningshastighed og celleforringelse. Det viser sig dog, at opvarmning af dem før opladning giver dig mulighed for at øge opladningseffekten og påvirker ikke batteriforbruget væsentligt.

indholdsfortegnelse

• Udstyr fra Tesla med videnskabelig forskning
  • Det største problem med lithium-ion-celler er det fangede lithium. Enten i SEI eller grafit. Og endnu mindre lithium = mindre kapacitet
  • Højere temperatur i kort tid = sikker opladning med meget mere kraft
  • Resultater? Lige ved hånden: 200-500 kW opladning og 20-50 års batterilevetid

I 2017 tilføjede Tesla en batteriforvarmningsmekanisme til sine køretøjer. ved lave temperaturer. Det blev antaget, at dette ville øge flyverækkevidden om vinteren og fremskynde opladningen under frost. Opvarmning og afkøling i sig selv har dog ikke været en stor sag, hvor mange producenter bruger aktivt kølede/opvarmede celler eller bundtede batteripakker.

> Hvordan køles batterier i elbiler? [LISTE OVER MODELLER]

Nøglen viste sig Opvarmning på en sådan måde, at opladningsprocessen fremskyndes uden at beskadige cellerne.. Det ser ud til, at det efter opdateringen viste sig, hvad temperaturen skulle være for at reducere nedetiden på opladeren. Funktionen til at varme batteriet op før tilslutning til Supercharger (forvarmning, eventuelt i 2019: opvarmning af batteriet på farten) har været permanent inkluderet i softwaren siden premieren på Supercharger v3 i marts 2019:

> Tesla Supercharger V3: Næsten 270 km rækkevidde på 10 minutter, 250 kW opladningseffekt, væskekølede kabler [Opdatering]

Forskere ved Pennsylvania State University's Center for Electrochemical Motors har netop bevist, at Tesla har ret. Og det betyder elbiler oplades på 10 minutter z flere hundrede kilowatt i Du skal ikke bekymre dig om forringelse af batterikapaciteten årtier, indtil den temperatur, som cellerne opvarmes til, er præcist valgt.

Men lad os starte fra begyndelsen:

Det største problem med lithium-ion-celler er det fangede lithium. Enten i SEI eller grafit. Og endnu mindre lithium = mindre kapacitet

Det er generelt accepteret, at den optimale driftstemperatur for lithium-ion-celler er stuetemperatur. Derfor sikrer aktive batterikølemekanismer, at cellerne ikke overophedes for meget (det er trods alt ikke altid muligt at holde de nominelle 20 grader Celsius).

Stuetemperatur giver dig mulighed for at begrænse væksten af ​​det passiverende lag - den størknede fraktion af elektrolytten, som akkumuleres på elektroden og binder lithiumioner; SEI - og fængsling af lithium-ioner i en grafitelektrode. En stigning i temperaturen betyder, at begge processer accelereres. Du kan se dette efter indledende test.

> Tesla er omstridt i Tyskland. For "Autopilot", "Fuld autonom kørsel"

Forskere ved Center for Elektrokemiske Motorer har bekræftet det Lithium-ion-celler, der bruges i elektriske køretøjer, holder kun omkring 50 opladninger ved 6°C. (dvs. 6 gange cellens kapacitet, f.eks. oplades en 0,2 kWh-celle af en 1,2 kW-kilde osv.).

Til sammenligning, de samme links:

• de nåede let 2 opladninger 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 osv.)
• de har allerede holdt kun 200 opladninger ved 4C.

Samtidig mener vi med "modstå" tabet af 20 procent af den oprindelige effekt, for det er sådan begrebet forstås i bilindustrien.

Lithium-ion-celleforskere har i årevis forsøgt at løse dette problem ved at ændre sammensætningen af ​​elektrolytter eller ved at belægge elektroderne med forskellige materialer for at forhindre indfangning af lithium-ioner. For det er lithium-ionerne, der bevæger sig i batteriet, der er ansvarlige for dets kapacitet.

> Renault-Nissan investerer i Enevate: "Batteriopladning på 5 minutter"

Helt uventet viste det sig, at problemet kan løses meget lettere. Det er nok at opvarme cellen for i høj grad at reducere problemet med lithiumionfangst. Desværre fik den højere temperatur alligevel cellekapacitansen til at falde: når lithiumindkapslingen i elektroden var begrænset, blev vækstproblemet med passiveringslag (SEI) ikke løst.

Ikke med en pind, men med en pind.

Højere temperatur for en kort tid = sikker opladning med meget mere strøm

Det lykkedes dog forskere fra det nævnte forskningscenter at finde en mellemvej. De ringede til ham Asymmetrisk temperaturmodulationsmetode. De opvarmer cellen i 30 sekunder til 48 grader Celsius og oplader den derefter i 10 minutter for endelig at få systemet op at køre og temperaturen falde.

Hvorfor tager det kun 10 minutter at oplade? Nå, ved 6 C er dette nok tid til at lade batteriet op til 80 procent af dets kapacitet. 6 C betyder strømforsyning:

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

Ved opladning fra 0 til 80 procent kræver denne høje effekt 10 minutters tomgang for opladeren. Men hvis batteriets afladningshastighed er lavere (10 procent, 15 procent, ...), energigenopfyldningsprocessen tager endnu mindre end 10 minutter!

Batterikølemekanismen skal kun sikre, at batteriets temperatur ikke stiger over 50 grader (forskerne siger 53 grader Celsius) for at begrænse den hastighed, hvormed passiveringslaget opbygges. Samtidig reducerer den korte opladningstid vækstperioden.

Resultater? Lige ved hånden: 200-500 kW opladning og 20-50 års batterilevetid

Forskerne var i stand til at bevise, at NMC622-cellerne behandlet på denne måde er i stand til at modstå 1 ladning med en effekt på 700 C og et tab på op til 6 procent af kapaciteten. 20 opladninger er ikke særlig imponerende, men kører vi 1 km om året og batteriet har en kapacitet på 700 kWh, er det Resultatet omdannes til 23 års drift.

Derudover vokser batterierne og rækkevidden af ​​elbiler, og polakker kører typisk mindre end 20-80 kilometer om året, hvilket betyder, at batterikapaciteten bør falde til 30 procent om cirka 50-XNUMX år.

> Her! Det første elektriske køretøj med en reel rækkevidde på 600 km er Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: asymmetrisk temperaturmodulation til ultrahurtig opladning af lithium-ion-batterier

Åbningsfoto: galvanisering (lithiumbelægning) af elektroden afhængig af cellens temperatur (c) Midten af ​​den elektrokemiske motor

Dette kan interessere dig: