Зарадка электрамабіляў за 10 хвілін. і больш працяглы час аўтаномнай працы дзякуючы … нагрэву. У Tesla гэта было два гады, зараз гэта прыдумалі навукоўцы

Лічыцца, што сучасныя літый-іённыя элементы лепш за ўсё працуюць пры пакаёвай тэмпературы, паколькі яны дазваляюць знайсці разумны кампраміс паміж хуткасцю зарадкі і дэградацыяй элементаў. Аднак аказваецца, што нагрэў іх перад зарадкай дазваляе павялічыць магутнасць зарадкі і істотна не ўплывае на выдатак зарада батарэі.

Змест

• Механізм ад Tesla з навуковым даследаваннем
  • Самая вялікая праблема літый-іённых элементаў - гэта затрыманы літый. Або ў SEI, або ў графіце. І яшчэ менш літыя = меншая ёмістасць
  • Больш высокая тэмпература на кароткі час = бяспечная зарадка са значна большай магутнасцю
  • Атрыманыя вынікі? У вас пад рукой: зарадка 200-500 квт і 20-50 гадоў аўтаномнай працы

У 2017 годзе Tesla дадала ў свае аўтамабілі механізм папярэдняга падагрэву акумулятара. пры нізкіх тэмпературах. Меркавалася, што гэта дазволіць павялічыць далёкасць палёту зімой і паскорыць зарадку падчас маразоў. Аднак нагрэў і астуджэнне самі па сабе не былі адмысловым адкрыццём, шматлікія вытворцы выкарыстоўваюць актыўна астуджальныя / награваныя элементы або камплектныя акумулятарныя блокі.

> Як астуджаюцца акумулятары ў электрамабілях? [СПІС МАДЭЛЯЎ]

Ключ атрымаўся Награванне такім чынам, каб паскорыць працэс зарадкі, не пашкоджваючы элементы.. Накшталт пасля абнаўлення высветлілася, якая павінна быць тэмпература, каб скараціць час прастою на зараднай прыладзе. Функцыя падагрэву батарэі перад падлучэннем да Supercharger (папярэдні падагрэў, у канчатковым выніку ў 2019 году: разаграванне батарэі ў шляхі) была стала ўключаная ў праграмнае забеспячэнне пасля прэм'еры Supercharger v3 у сакавіку 2019 гады:

> Tesla Supercharger V3: запас ходу амаль 270 км за 10 хвілін, магутнасць зарадкі 250 кВт, кабелі з вадкасным астуджэннем [абнаўленне]

Навукоўцы з Цэнтра электрахімічных рухавікоў Універсітэта штата Пенсільванія толькі што даказалі правасць Теслы. І гэта азначае электрамабілі зараджаюцца за 10 хвілін z магутнасцю ў некалькі сотняў кілават i не турбуйцеся аб дэградацыі ёмістасці акумулятара дзесяцігоддзямі, пакуль сапраўды выбіраецца тэмпература, да якой награваюцца вочкі.

Але пачнем з самага пачатку:

Самая вялікая праблема літый-іённых элементаў - гэта затрыманы літый. Або ў SEI, або ў графіце. І яшчэ менш літыя = меншая ёмістасць

Прынята лічыць, што аптымальная працоўная тэмпература для літый-іённых элементаў - пакаёвая тэмпература. Таму механізмы актыўнага астуджэння акумулятара гарантуюць, што элементы не будуць занадта моцна перагравацца (бо не заўсёды ўдаецца ўтрымаць намінальныя 20 градусаў Цэльсія).

Пакаёвая тэмпература дазваляе стрымліваць рост пасивирующего пласта - зацвярдзелай фракцыі электраліта, якая назапашваецца на электродзе і звязвае іёны літыя; SEI - і зняволенне іёнаў літыя ў графітавым электродзе. Павышэнне тэмпературы азначае, што абодва працэсы паскараюцца. Вы можаце ўбачыць гэта пасля першапачатковых тэстаў.

> Tesla аспрэчваецца ў Нямеччыне. Для «Автопилот», «Цалкам аўтаномнае кіраванне»

Навукоўцы Цэнтра электрахімічных рухавікоў праверылі, што Літый-іённыя элементы, якія выкарыстоўваюцца ў электрамабілях, вытрымліваюць ўсяго каля 50 зарадаў пры 6 ° C. (г.зн. у 6 разоў больш, чым ёмістасць элемента, напрыклад, элемент ёмістасцю 0,2 квтч зараджаецца крыніцай 1,2 квт і т. д.).

Для параўнання тыя ж спасылкі:

• яны лёгка дасягнулі 2 зарадаў на 500С (для аўтамабіля з акумулятарам на 40 квтч гэта 40 квт, для аўтамабіля з акумулятарам на 80 квтч – 80 квт і т. д.),
• яны ўжо доўжыліся усяго 200 зарадаў пры 4С.

У той жа час пад вытрымліваць мы маем на ўвазе страту 20 адсоткаў першапачатковай магутнасці, таму што менавіта так разумеюць гэты тэрмін у аўтамабільнай прамысловасці.

Даследнікі літый-іённых элементаў на працягу шматлікіх гадоў спрабавалі вырашыць гэтую праблему, змяніўшы склад электралітаў ці пакрываючы электроды рознымі матэрыяламі, якія прадухіляюць захоп іёнаў літыя. Таму што менавіта іёны літыя, якія перамяшчаюцца ў батарэі, адказваюць за яе ёмістасць.

> Renault-Nissan інвесціруе ў Enevate: "Зарадка акумулятара за 5 хвілін"

Зусім нечакана аказалася, што праблему можна вырашыць нашмат прасцей. Досыць нагрэць элемент, каб значна паменшыць праблему захопу іёнаў літыя. Нажаль, больш высокая тэмпература ў любым выпадку выклікала памяншэнне ёмістасці вочка: калі інкапсуляцыя літыя ў электродзе была абмежаваная, праблема росту пасивирующего пласта (SEI) не была вырашана.

Не палкай, а палкай.

Больш высокая тэмпература для кароткі час = бяспечная зарадка са значна большай магутнасцю

Аднак навукоўцам са згаданага даследчага цэнтра ўдалося знайсці залатую сярэдзіну. Яны называлі яго Метад асіметрычнай тэмпературнай мадуляцыі. Яны награваюць элемент на працягу 30 секунд да 48 градусаў па Цэльсіі, а затым зараджаюць яго на працягу 10 хвілін, каб сістэма нарэшце зарабіла і тэмпература ўпала.

Чаму зарадка займае ўсяго 10 хвілін? Што ж, пры магутнасці ў 6 C гэтага часу дастаткова, каб зарадзіць акумулятар да 80 працэнтаў ад яго ёмістасці. 6 C азначае падачу магутнасці:

• 240 квт для Nissan Leaf II
• 400 кВт для Hyundai Kona Electric 64 кВт/г,
• 480 кВт для Tesla Model 3.

Пры зарадцы ад 0 да 80 працэнтаў такая высокая магутнасць патрабуе 10 хвілін прастою зараднай прылады. Аднак, калі хуткасць разраду батарэі ніжэй (10 працэнтаў, 15 працэнтаў, …), працэс папаўнення энергіі займае нават менш за 10 хвілін!

Механізм астуджэння батарэі павінен толькі гарантаваць, што тэмпература батарэі не паднімаецца вышэй за 50 градусаў (даследчыкі кажуць, што 53 градусы па Цэльсіі), каб абмежаваць хуткасць стварэння пасівавальнага пласта. У той жа час кароткі час зарадкі дазваляе скараціць перыяд яе росту.

Атрыманыя вынікі? У вас пад рукой: зарадка 200-500 квт і 20-50 гадоў аўтаномнай працы

Навукоўцам атрымалася давесці, што апрацаваныя такім чынам вочкі NMC622 здольныя вытрымліваць 1 зарадаў з магутнасцю 700 C і стратай да 6 працэнтаў ёмістасці. 20 зарадаў - гэта не вельмі ўражліва, але калі мы праязджаем 1 кіламетраў у год, а акумулятар мае ёмістасць 700 квтч, гэта Вынік трансфармуецца ў 23 гады эксплуатацыі.

Дадамо, што батарэі і запас ходу электрамабіляў растуць, а палякі звычайна праязджаюць менш за 20 80 кіламетраў у год, а гэта азначае, што ёмістасць акумулятараў павінна зваліцца да 30 працэнтаў прыкладна праз 50-XNUMX гадоў.

> Вось! Першы электрамабіль з рэальным запасам ходу 600 км - Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: асіметрычная мадуляцыя тэмпературы для звышхуткай зарадкі літый-іённых батарэй

Адкрывалае фота: гальванічнае пакрыццё (літыева пакрыццё) электрода ў залежнасці ад тэмпературы ячэйкі (c) Цэнтр электрахімічнага рухавіка

Гэта можа вас зацікавіць: