Įkraukite elektromobilius per 10 minučių. ir ilgesnis baterijos veikimo laikas dėl ... šildymo. Tesla jį turėjo dvejus metus, dabar jį išrado mokslininkai

Manoma, kad šiuolaikiniai ličio jonų elementai geriausiai veikia kambario temperatūroje, nes užtikrina pagrįstą kompromisą tarp įkrovimo greičio ir elementų degradacijos. Tačiau pasirodo, kad jų kaitinimas prieš įkrovimą leidžia padidinti įkrovimo galią ir neturi didelės įtakos akumuliatoriaus sąnaudoms.

Turinys

• Mechanizmas iš Tesla su moksliniais tyrimais
  • Didžiausia ličio jonų elementų problema yra įstrigęs ličio kiekis. Arba SEI, arba grafito. Ir dar mažiau ličio = mažesnė talpa
  • Aukštesnė temperatūra trumpam = saugus įkrovimas su daug didesne galia
  • Rezultatai? Po ranka: įkraunama 200–500 kW ir 20–50 metų akumuliatoriaus veikimo laikas

„Tesla“ 2017 m. į savo automobilius įtraukė akumuliatoriaus išankstinio pašildymo mechanizmą. esant žemai temperatūrai. Buvo manoma, kad tai padidins skrydžio atstumą žiemą ir paspartins įkrovimą šaltu oru. Tačiau šildymas ir vėsinimas savaime nebuvo ypatingas atradimas, daugelis gamintojų naudoja aktyviai aušinamus/šildomus elementus arba pilnus akumuliatorių blokus.

> Kaip aušinami elektromobilių akumuliatoriai? [MODELIŲ SĄRAŠAS]

Raktas pasirodė Šildymas taip, kad pagreitėtų įkrovimo procesas, nepažeidžiant elementų.... Panašu, kad po atnaujinimo paaiškėjo kokia turi būti temperatūra, kad sutrumpėtų įkroviklio prastovos. Akumuliatoriaus išankstinio pašildymo funkcija prieš prijungiant prie „Supercharger“ (išankstinis pašildymas galiausiai 2019 m.: akumuliatoriaus pašildymas pakeliui) buvo visam laikui įtraukta į programinę įrangą nuo „Supercharger v3“ premjeros 2019 m. kovo mėn.:

> Tesla Supercharger V3: 270 minučių atstumas beveik 10 km, 250 kW įkrovimo galia, skysčiu aušinami laidai [atnaujinimas]

Penn State universiteto Elektrocheminių variklių centro mokslininkai ką tik įrodė, kad Tesla buvo teisi. Ir tai reiškia elektromobiliai įkraunami per 10 minučių z kelių šimtų kilovatų galios i nesijaudinkite dėl akumuliatoriaus talpos sumažėjimo dešimtmečius, kol tiksliai parinkta temperatūra, iki kurios kaitinamos ląstelės.

Bet pradėkime nuo pat pradžių:

Didžiausia ličio jonų elementų problema yra įstrigęs ličio kiekis. Arba SEI, arba grafito. Ir dar mažiau ličio = mažesnė talpa

Tai yra visuotinai pripažinta, kad optimali ličio jonų elementų veikimo temperatūra yra kambario temperatūra... Todėl akumuliatoriaus aktyvaus aušinimo mechanizmai užtikrina, kad elementai per daug neperkaistų (juk ne visada pavyksta išlaikyti vardinę 20 laipsnių Celsijaus).

Kambario temperatūra leidžia sulaikyti pasyvuojančio sluoksnio augimą – sukietėjusią elektrolito frakciją, kuri kaupiasi ant elektrodo ir suriša ličio jonus; SEI – ir ličio jonų įkalinimas grafito elektrode. Temperatūros padidėjimas reiškia, kad abu procesai paspartėja. Tai galite pamatyti po pirminių bandymų.

> Tesla ginčijamasi Vokietijoje. „Autopilotas“, „Visiškai savarankiškas vairavimas“

Elektrocheminių variklių centro mokslininkai tai patvirtino Ličio jonų elementai, naudojami elektrinėse transporto priemonėse, išlaiko tik apie 50 įkrovimų 6 °C temperatūroje. (t.y. 6 kartus daugiau nei elemento talpa, pvz., 0,2 kWh elementas įkraunamas 1,2 kW šaltiniu ir pan.).

Palyginimui, tos pačios nuorodos:

• jie lengvai pasiekiami 2 įkrovimai 500C temperatūroje (automobiliui su 40 kWh akumuliatoriumi – 40 kW, automobiliui su 80 kWh akumuliatoriumi – 80 kW ir pan.),
• jie jau truko tik 200 įkrovimų esant 4C.

Kartu sakydami „atlaikyti“ turime omenyje 20 procentų pradinės galios praradimą, nes būtent taip šis terminas suprantamas automobilių pramonėje.

Ličio jonų tyrinėtojai daugelį metų bandė išspręsti šią problemą keisdami elektrolitų sudėtį arba padengdami elektrodus įvairiomis medžiagomis, kad ličio jonai neįstrigtų. Nes būtent akumuliatoriuje judantys ličio jonai yra atsakingi už jo talpą.

> „Renault-Nissan“ investuoja į „Enevate“: „Akumuliatorius įkraunamas per 5 minutes“

Visai netikėtai paaiškėjo, kad problemą galima išspręsti daug lengviau. Pakanka pašildyti ląstelę, kad žymiai sumažėtų ličio jonų gaudymo problema. Deja, aukštesnė temperatūra ir taip sumažino ląstelių talpą: apribojus ličio inkapsuliavimą elektrode, pasyvavimo sluoksnio (SEI) augimo problema nebuvo išspręsta.

Ne su lazda, o su lazda.

Aukštesnė temperatūra už trumpas laikas = saugus įkrovimas su daug didesne galia

Tačiau minėto tyrimų centro mokslininkams pavyko rasti aukso vidurį. Jie jam paskambino Asimetrinio temperatūros moduliavimo metodas... Jie elementą kaitina 30 sekundžių iki 48 laipsnių Celsijaus, o tada krauna 10 minučių, kad sistema pagaliau veiktų ir temperatūra nukristų.

Kodėl įkrovimas trunka tik 10 minučių? Na, o 6 C temperatūroje tiek laiko pakanka įkrauti akumuliatorių iki 80 procentų talpos. 6 C reiškia maitinimo šaltinį:

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

Kai įkraunama nuo 0 iki 80 procentų, tokia didelė galia reikalauja 10 minučių įkroviklio prastovos. Tačiau jei akumuliatoriaus išsikrovimo greitis yra mažesnis (10 proc., 15 proc.,...), energijos papildymo procesas trunka net mažiau nei 10 minučių!

Akumuliatoriaus aušinimo mechanizmas turi tik užtikrinti, kad akumuliatoriaus temperatūra nepakiltų aukščiau 50 laipsnių (tyrėjų teigimu, 53 laipsniai Celsijaus), kad būtų apribotas pasyvavimo sluoksnio susidarymo greitis. Tuo pačiu metu trumpas įkrovimo laikas leidžia sutrumpinti augimo laikotarpį.

Rezultatai? Po ranka: įkraunama 200–500 kW ir 20–50 metų akumuliatoriaus veikimo laikas

Mokslininkams pavyko įrodyti, kad tokiu būdu apdorotos NMC622 ląstelės gali atlaikyti 1 įkrovą, kurios galia siekia 700 C ir praranda iki 6 procentų talpos. 20 įkrovimų nėra labai įspūdinga, bet jei nuvažiuojame 1 km per metus, o akumuliatoriaus talpa yra 700 kWh, tai yra Rezultatas paverčiamas 23 veiklos metais.

Priduriame, kad baterijos ir elektromobilių asortimentas auga, o lenkai per metus dažniausiai nuvažiuoja mažiau nei 20 80 kilometrų, vadinasi, maždaug per 30–50 metų akumuliatoriaus talpa turėtų nukristi iki XNUMX procentų.

> Čia! Pirmoji elektrinė transporto priemonė, kurios realus atstumas yra 600 km, yra „Tesla Model S Long Range“.

Warto poczytać: asimetrinis temperatūros moduliavimas itin greitam ličio jonų akumuliatorių įkrovimui

Atidarymo nuotrauka: elektrodo galvanizavimas (ličio danga) priklausomai nuo elemento temperatūros (c) Elektrocheminio variklio centras

Tai gali jus sudominti: