Carregar vehicles elèctrics en 10 minuts. i una durada de la bateria més llarga gràcies a la calefacció. Tesla el va tenir durant dos anys, ara els científics l'han inventat

Es creu que les cèl·lules modernes d'ió de liti funcionen millor a temperatura ambient, ja que proporcionen un compromís raonable entre la velocitat de càrrega i la degradació de les cèl·lules. No obstant això, resulta que escalfar-los abans de carregar-los permet augmentar la potència de càrrega i no afecta significativament el consum de la bateria.

Taula de continguts

• Mecanisme de Tesla amb investigació científica
  • El problema més gran de les cèl·lules d'ions de liti és el liti atrapat. Ja sigui en SEI o en grafit. I encara menys liti = menys capacitat
  • Temperatura més alta durant un temps curt = càrrega segura amb molta més potència
  • Resultats? Al teu abast: càrrega de 200-500 kW i 20-50 anys de durada de la bateria

Tesla va afegir un mecanisme de preescalfament de la bateria als seus vehicles el 2017. a baixes temperatures. Es va suposar que això augmentaria l'autonomia de vol a l'hivern i acceleraria la càrrega durant el temps fred. Tanmateix, la calefacció i la refrigeració en si mateixes no van ser un descobriment especial, molts fabricants utilitzen cèl·lules refrigerades / escalfades de manera activa o paquets de bateries complets.

> Com es refreden les bateries dels vehicles elèctrics? [LLISTA DE MODELS]

La clau va sortir Escalfament de manera que s'accelera el procés de càrrega sense danyar les cèl·lules.... Sembla que després de l'actualització va quedar clar quina hauria de ser la temperatura per reduir el temps d'inactivitat del carregador. La funció de preescalfament de la bateria abans de connectar-se al Supercharger (preescalfament eventualment el 2019: escalfament de la bateria durant el camí) s'ha inclòs permanentment al programari des que el Supercharger v3 es va estrenar el març de 2019:

> Tesla Supercharger V3: autonomia de 270 minuts de gairebé 10 km, potència de càrrega de 250 kW, cables refrigerats per líquid [actualització]

Els científics del Centre de Motors Electroquímics de la Universitat Estatal de Penn acaben de demostrar que Tesla tenia raó. I això vol dir els cotxes elèctrics es carreguen en 10 minuts z amb una capacitat de diversos centenars de quilowatts i no us preocupeu per la degradació de la capacitat de la bateria durant dècades, fins que s'escull amb precisió la temperatura a la qual s'escalfen les cèl·lules.

Però comencem des del principi:

El problema més gran de les cèl·lules d'ions de liti és el liti atrapat. Ja sigui en SEI o en grafit. I encara menys liti = menys capacitat

En general, s'accepta això la temperatura de funcionament òptima per a les cèl·lules d'ions de liti és la temperatura ambient... Per tant, els mecanismes de refrigeració activa de la bateria garanteixen que les cèl·lules no s'escalfin massa (al cap i a la fi, no sempre és possible mantenir els 20 graus centígrads nominals).

La temperatura ambient us permet frenar el creixement de la capa de passivació: la fracció solidificada de l'electròlit, que s'acumula a l'elèctrode i s'uneix als ions de liti; SEI - i empresonament d'ions de liti en un elèctrode de grafit. Un augment de la temperatura significa que ambdós processos s'acceleren. Ho podeu veure després de les proves inicials.

> Tesla es disputa a Alemanya. Per a "Pilot automàtic", "Conducció totalment autònoma"

Els científics del Centre de Motors Electroquímics ho han verificat Les cèl·lules d'ions de liti que s'utilitzen en vehicles elèctrics només aguanten unes 50 càrregues a 6 ° C. (és a dir, 6 vegades més que la capacitat de la cèl·lula, per exemple, una pila de 0,2 kWh es carrega amb una font d'1,2 kW, etc.).

Per comparar, els mateixos enllaços:

• van arribar fàcilment 2 càrregues a 500C (per a un cotxe amb una bateria de 40 kWh és de 40 kW, per a un cotxe amb una bateria de 80 kWh és de 80 kW, etc.),
• ja van durar només 200 càrregues a 4C.

Al mateix temps, per “resistir” entenem una pèrdua del 20 per cent de la potència original, perquè així s'entén el terme a la indústria de l'automoció.

Els investigadors de cèl·lules d'ions de liti han intentat durant anys resoldre aquest problema canviant la composició dels electròlits o recobrint els elèctrodes amb diversos materials per evitar l'atrapament dels ions de liti. Perquè són els ions de liti que es mouen a la bateria els responsables de la seva capacitat.

> Renault-Nissan inverteix en Enevate: "Càrrega de la bateria en 5 minuts"

De manera força inesperada, va resultar que el problema es pot resoldre molt més fàcil. N'hi ha prou amb escalfar la cèl·lula per reduir significativament el problema de atrapar ions de liti. Malauradament, la temperatura més alta va provocar una disminució de la capacitat de la cèl·lula de totes maneres: quan l'encapsulació de liti a l'elèctrode era limitada, el problema del creixement de la capa de passivació (SEI) no es va resoldre.

No amb un pal, sinó amb un pal.

Temperatura més alta per poc temps = càrrega segura amb molta més potència

Tanmateix, els científics de l'esmentat centre de recerca van aconseguir trobar un terme mitjà. El van trucar Mètode de modulació de temperatura asimètrica... Escalfen l'element durant 30 segons a 48 graus centígrads, i després el carreguen durant 10 minuts perquè finalment el sistema funcioni i la temperatura baixi.

Per què només triguen 10 minuts a carregar-se? Bé, a 6 C, aquest és temps suficient per carregar la bateria al 80 per cent de la seva capacitat. 6 C significa font d'alimentació:

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

Quan es carrega del 0 al 80 per cent, aquesta gran potència requereix 10 minuts d'inactivitat del carregador. Tanmateix, si la taxa de descàrrega de la bateria és inferior (10 per cent, 15 per cent, ...), el procés de reposició d'energia dura fins i tot menys de 10 minuts!

El mecanisme de refrigeració de la bateria només ha de garantir que la temperatura de la bateria no superi els 50 graus (els investigadors diuen que 53 graus centígrads) per limitar la velocitat a la qual s'acumula la capa de passivació. Al mateix temps, el curt temps de càrrega permet escurçar el període de creixement.

Resultats? Al teu abast: càrrega de 200-500 kW i 20-50 anys de durada de la bateria

Els científics van poder demostrar que les cèl·lules NMC622 tractades d'aquesta manera són capaces de suportar 1 càrrega amb una potència de 700 C i una pèrdua de fins a un 6 per cent de capacitat. 20 càrregues no és gaire impressionant, però si conduïm 1 km a l'any i la bateria té una capacitat de 700 kWh, això és El resultat es transforma en 23 anys de funcionament.

Afegim que les bateries i l'autonomia dels vehicles elèctrics estan creixent, i els polonesos solen viatjar menys de 20 a 80 quilòmetres per any, la qual cosa significa que la capacitat de la bateria hauria de baixar al 30 per cent en uns 50 a XNUMX anys.

> Aquí! El primer vehicle elèctric amb una autonomia real de 600 km és el Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: modulació de temperatura asimètrica per a la càrrega ultraràpida de bateries d'ions de liti

Fotografia d'obertura: galvanoplastia (revestiment de liti) de l'elèctrode en funció de la temperatura de la cel·la (c) Centre del motor electroquímic

Això et pot interessar: