شارژ خودروهای برقی در 10 دقیقه و عمر باتری بیشتر به لطف ... گرمایش. تسلا دو سال آن را داشت، اکنون دانشمندان به آن رسیده اند

سلول‌های لیتیوم یون مدرن در دمای اتاق بهترین عملکرد را دارند، زیرا امکان سازش منطقی بین سرعت شارژ و تخریب سلول را فراهم می‌کنند. با این حال، به نظر می رسد که گرم کردن آنها قبل از شارژ به شما امکان می دهد قدرت شارژ را افزایش دهید و تأثیر قابل توجهی بر مصرف باتری ندارد.

فهرست مندرجات

• تجهیزات تسلا با تحقیقات علمی
  • بزرگترین مشکل سلول های لیتیوم یون، لیتیوم به دام افتاده است. یا در SEI یا گرافیت. و حتی لیتیوم کمتر = ظرفیت کمتر
  • دمای بالاتر برای مدت کوتاه = شارژ ایمن با قدرت بسیار بیشتر
  • نتایج؟ در نوک انگشتان شما: شارژ 200-500 کیلو وات و 20-50 سال عمر باتری

در سال 2017، تسلا مکانیزم پیش گرم کردن باتری را به خودروهای خود اضافه کرد. در دماهای پایین فرض بر این بود که این امر باعث افزایش برد پرواز در زمستان و افزایش سرعت شارژ در هنگام یخبندان می شود. با این حال، گرمایش و سرمایش به خودی خود مشکل بزرگی نبوده است، زیرا بسیاری از تولیدکنندگان از سلول‌های خنک/گرم شونده فعال یا بسته‌های باتری همراه استفاده می‌کنند.

> باتری های خودروهای برقی چگونه خنک می شوند؟ [لیست مدل]

کلید معلوم شد گرمایش به گونه ای که فرآیند شارژ را بدون آسیب رساندن به سلول ها تسریع کند.. به نظر می رسد که پس از به روز رسانی معلوم شد که برای کاهش زمان خرابی شارژر، دما باید چقدر باشد. عملکرد گرم کردن باتری قبل از اتصال به سوپرشارژر (پیش گرم کردن، در نهایت در سال 2019: گرم کردن باتری در حال حرکت) از زمان نمایش Supercharger v3 در مارس 2019 به طور دائم در نرم افزار گنجانده شده است:

> تسلا سوپرشارژر V3: برد نزدیک به 270 کیلومتر در 10 دقیقه، قدرت شارژ 250 کیلووات، کابل های خنک کننده مایع [به روز رسانی]

دانشمندان مرکز موتورهای الکتروشیمیایی دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا به تازگی حق تسلا را ثابت کرده اند. و این یعنی ماشین های برقی در 10 دقیقه شارژ می شوند z چند صد کیلووات i نگران کاهش ظرفیت باتری نباشید دهه ها، تا زمانی که دمایی که سلول ها در آن گرم می شوند دقیقاً انتخاب شود.

اما بیایید از همان ابتدا شروع کنیم:

بزرگترین مشکل سلول های لیتیوم یون، لیتیوم به دام افتاده است. یا در SEI یا گرافیت. و حتی لیتیوم کمتر = ظرفیت کمتر

اعتقاد بر این است که دمای عملیاتی بهینه برای سلول های لیتیوم یون دمای اتاق است. بنابراین، مکانیسم‌های خنک‌کننده فعال باتری تضمین می‌کنند که سلول‌ها بیش از حد گرم نمی‌شوند (به هر حال، همیشه نمی‌توان دمای اسمی 20 درجه سانتی‌گراد را حفظ کرد).

دمای اتاق به شما امکان می دهد رشد لایه غیرفعال را مهار کنید - بخش جامد شده الکترولیت که روی الکترود جمع می شود و یون های لیتیوم را متصل می کند. SEI - و حبس یون های لیتیوم در یک الکترود گرافیتی. افزایش دما به معنای تسریع هر دو فرآیند است. بعد از تست های اولیه می توانید این را ببینید.

> تسلا در آلمان مورد مناقشه است. برای "اتواپیلوت"، "رانندگی کاملا خودمختار"

دانشمندان مرکز موتورهای الکتروشیمیایی این موضوع را تأیید کرده اند سلول‌های لیتیوم یونی که در وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌شوند تنها حدود 50 بار در دمای 6 درجه سانتی‌گراد دوام می‌آورند. (یعنی 6 برابر ظرفیت سلول، به عنوان مثال یک سلول 0,2 کیلووات ساعتی توسط منبع 1,2 کیلووات شارژ می شود و غیره).

برای مقایسه همین لینک ها:

• به راحتی رسیدند 2 بار شارژ در 500 درجه سانتیگراد (برای ماشین با باتری 40 کیلووات ساعت 40 کیلووات، برای ماشین با باتری 80 کیلووات ساعت 80 کیلووات و غیره است)
• آنها قبلا دوام آورده اند فقط 200 شارژ در 4 درجه سانتیگراد.

در عین حال منظور ما از «مقاومت» از بین رفتن 20 درصد قدرت اولیه است، زیرا این اصطلاح در صنعت خودروسازی به این شکل است.

محققان سلول‌های لیتیوم یونی سال‌ها سعی کرده‌اند این مشکل را با تغییر ترکیب الکترولیت‌ها یا پوشش دادن الکترودها با مواد مختلف برای جلوگیری از جذب یون لیتیوم حل کنند. زیرا یون های لیتیوم در حال حرکت در باتری هستند که مسئول ظرفیت آن هستند.

> سرمایه گذاری رنو نیسان در Enevate: "شارژ باتری در 5 دقیقه"

کاملاً غیر منتظره، معلوم شد که مشکل را می توان بسیار ساده تر حل کرد. کافی است سلول را گرم کنید تا مشکل به دام افتادن یون لیتیوم به میزان قابل توجهی کاهش یابد. متأسفانه، دمای بالاتر باعث شد که ظرفیت سلول به هر حال کاهش یابد: وقتی کپسولاسیون لیتیوم در الکترود محدود بود، مشکل رشد لایه غیرفعال (SEI) حل نشد.

نه با چوب، بلکه با چوب.

دمای بالاتر برای مدت کوتاهی = شارژ ایمن با قدرت بسیار بیشتر

با این حال دانشمندان مرکز تحقیقاتی مذکور توانستند راه حلی بیابند. او را صدا زدند روش مدولاسیون دمای نامتقارن. آنها سلول را به مدت 30 ثانیه تا 48 درجه سانتیگراد گرم می کنند و سپس به مدت 10 دقیقه آن را شارژ می کنند تا در نهایت سیستم راه اندازی شود و دما کاهش یابد.

چرا شارژ آن فقط 10 دقیقه طول می کشد؟ خوب، در دمای 6 درجه سانتیگراد، این زمان برای شارژ باتری تا 80 درصد ظرفیت آن کافی است. 6 C به معنای منبع تغذیه است:

• 240 کیلووات برای نیسان لیف II
• 400 کیلووات برای هیوندای کونا الکتریک 64 کیلووات ساعت،
• 480 کیلو وات برای تسلا مدل 3.

هنگام شارژ از 0 تا 80 درصد، این توان بالا به 10 دقیقه زمان بیکاری شارژر نیاز دارد. با این حال، اگر میزان تخلیه باتری کمتر باشد (10 درصد، 15 درصد، ...) فرآیند تجدید انرژی حتی کمتر از 10 دقیقه طول می کشد!

مکانیسم خنک کننده باتری فقط باید اطمینان حاصل کند که دمای باتری از 50 درجه بالاتر نمی رود (محققان می گویند 53 درجه سانتیگراد) تا سرعت ایجاد لایه غیرفعال را محدود کند. در عین حال، زمان کوتاه شارژ، دوره رشد را کاهش می دهد.

نتایج؟ در نوک انگشتان شما: شارژ 200-500 کیلو وات و 20-50 سال عمر باتری

دانشمندان توانستند ثابت کنند که سلول‌های NMC622 که به این روش درمان شده‌اند، قادر به تحمل یک بار شارژ با قدرت 1 درجه سانتیگراد و از دست دادن حداکثر 700 درصد ظرفیت هستند. 6 شارژ خیلی چشمگیر نیست، اما اگر سالی 20 کیلومتر رانندگی کنیم و باتری 1 کیلووات ساعت ظرفیت داشته باشد، این نتیجه به 23 سال عملیات تبدیل می شود.

اضافه کنید که باتری‌ها و برد خودروهای الکتریکی در حال افزایش است و لهستانی‌ها معمولاً کمتر از 20 تا 80 کیلومتر در سال رانندگی می‌کنند، که به این معنی است که ظرفیت باتری در حدود 30 تا 50 سال به XNUMX درصد کاهش می‌یابد.

> اینجا! اولین خودروی الکتریکی با برد واقعی 600 کیلومتر، تسلا مدل S Long Range است.

Warto poczytać: مدولاسیون دمای نامتقارن برای شارژ فوق العاده سریع باتری های لیتیوم یون

عکس افتتاحیه: آبکاری (پوشش لیتیومی) الکترود بسته به دمای سلول (ج) مرکز موتور الکتروشیمیایی

این ممکن است برای شما جالب باشد: