Laadige elektrisõidukeid 10 minutiga. ja pikem aku tööiga tänu ... soojendusele. Teslal oli see kaks aastat, nüüd leiutasid selle teadlased
Sisu
Arvatakse, et tänapäevased liitiumioonelemendid toimivad kõige paremini toatemperatuuril, kuna need pakuvad mõistlikku kompromissi laadimiskiiruse ja elementide lagunemise vahel. Selgub aga, et nende soojendamine enne laadimist võimaldab tõsta laadimisvõimsust ega mõjuta oluliselt akukulu.
Sisukord
- Tesla mehhanism koos teaduslike uuringutega
- Liitiumioonelementide suurim probleem on kinni jäänud liitium. Kas SEI või grafiidiga. Ja veel vähem liitiumi = väiksem mahutavus
- Kõrgem temperatuur lühiajaliselt = ohutu laadimine palju suurema võimsusega
- Tulemused? Teie käeulatuses: laadimine võimsusega 200–500 kW ja aku kasutusiga 20–50 aastat
Tesla lisas 2017. aastal oma sõidukitele aku eelsoojendusmehhanismi. madalatel temperatuuridel. Eeldati, et see suurendab talvel lennuulatust ja kiirendab laadimist külmal ajal. Küte ja jahutus iseenesest polnud aga eriline avastus, paljud tootjad kasutavad aktiivselt jahutatavaid/soojendusega elemente või komplektseid akupakette.
> Kuidas jahutatakse elektrisõidukite akusid? [MUDELILOEND]
Võti selgus Kuumutamine viisil, mis kiirendab laadimisprotsessi elemente kahjustamata.... Tundub, et peale uuendust sai selgeks, milline peaks olema temperatuur, et laadija seisakuid vähendada. Aku eelsoojendusfunktsioon enne Superchargeriga ühendamist (eelsoojendus lõpuks 2019. aastal: aku soojendamine teel) on tarkvarasse püsivalt lisatud alates Supercharger v3 esmaesitlusest 2019. aasta märtsis:
> Tesla Supercharger V3: 270-minutiline sõiduulatus peaaegu 10 km, laadimisvõimsus 250 kW, vedelikjahutusega kaablid [värskendus]
Penn State'i ülikooli elektrokeemiliste mootorite keskuse teadlased tõestasid just, et Teslal oli õigus. Ja see tähendab elektriautod laetakse 10 minutiga z võimsusega mitusada kilovatti i ärge muretsege aku mahu vähenemise pärast aastakümneid, kuni on täpselt valitud temperatuur, milleni rakke kuumutatakse.
Aga alustame päris algusest:
Liitiumioonelementide suurim probleem on kinni jäänud liitium. Kas SEI või grafiidiga. Ja veel vähem liitiumi = väiksem mahutavus
Üldiselt on seda aktsepteeritud liitiumioonelementide optimaalne töötemperatuur on toatemperatuur... Seetõttu tagavad aku aktiivjahutuse mehhanismid, et elemendid ei kuumeneks liigselt üle (ei ole ju alati võimalik hoida nominaalset 20 kraadi Celsiuse järgi).
Toatemperatuur võimaldab piirata passiveeriva kihi - elektrolüüdi tahkunud fraktsiooni - kasvu, mis koguneb elektroodile ja seob liitiumioone; SEI - ja liitiumioonide vangistamine grafiitelektroodis. Temperatuuri tõus tähendab mõlema protsessi kiirenemist. Seda näete pärast esialgseid katseid.
> Tesla üle vaieldakse Saksamaal. Filmide "Autopiloot", "Täielikult autonoomne sõit"
Elektrokeemiliste mootorite keskuse teadlased on seda kontrollinud Elektrisõidukites kasutatavad liitiumioonelemendid mahutavad 50 °C juures vaid umbes 6 laadimist. (st 6 korda rohkem kui elemendi mahutavus, näiteks 0,2 kWh element on laetud 1,2 kW allikaga jne).
Võrdluseks samad lingid:
- nad jõudsid kergesti kätte 2 laadimist 500C juures (40 kWh akuga autol on 40 kW, 80 kWh akuga autol 80 kW jne),
- need kestsid juba ainult 200 laadimist 4C juures.
Samas peame “vastu pidama” all silmas 20 protsendi suurust kaotust algsest võimsusest, sest just nii mõistetakse seda mõistet autotööstuses.
Liitiumioonelementide uurijad on aastaid püüdnud seda probleemi lahendada, muutes elektrolüütide koostist või kattes elektroodid erinevate materjalidega, et vältida liitiumioonide kinnijäämist. Sest just akus liikuvad liitiumioonid vastutavad selle mahutavuse eest.
> Renault-Nissan investeerib Enevate'i: "Aku laadimine 5 minutiga"
Täiesti ootamatult selgus, et probleemi saab palju lihtsamalt lahendada. Liitiumioonide püüdmise probleemi oluliseks vähendamiseks piisab elemendi kuumutamisest. Paraku põhjustas kõrgem temperatuur niikuinii raku mahu vähenemise: kui liitiumi kapseldamine elektroodi oli piiratud, siis passivatsioonikihi (SEI) kasvu probleem ei lahenenud.
Mitte pulgaga, vaid pulgaga.
Kõrgem temperatuur jaoks lühikest aega = ohutu laadimine palju suurema võimsusega
Nimetatud uurimiskeskuse teadlastel õnnestus aga leida kuldne kesktee. Nad kutsusid teda Asümmeetrilise temperatuuri modulatsiooni meetod... Nad soojendavad elementi 30 sekundit 48 kraadini Celsiuse järgi ja seejärel laadivad seda 10 minutit, et süsteem lõpuks tööle hakkaks ja temperatuur langeks.
Miks kulub laadimiseks vaid 10 minutit? Noh, 6 C juures on see aeg piisav, et laadida aku 80 protsendini. 6 C tähendab toiteallikat:
- 240 kW Nissan Leaf II jaoks
- 400 kW Hyundai Kona Electric jaoks 64 kWh,
- 480 kW Tesla Model 3 jaoks.
Kui see on 0–80 protsenti laetud, nõuab see suur võimsus 10 minutit laadija seisakut. Kui aga aku tühjenemise määr on madalam (10 protsenti, 15 protsenti, ...), energia täiendamise protsess võtab aega isegi alla 10 minuti!
Aku jahutusmehhanism peab ainult tagama, et aku temperatuur ei tõuseks üle 50 kraadi (teadlaste sõnul 53 kraadi Celsiuse järgi), et piirata passivatsioonikihi kogunemise kiirust. Samas võimaldab lühike laadimisaeg kasvuperioodi lühendada.
Tulemused? Teie käeulatuses: laadimine võimsusega 200–500 kW ja aku kasutusiga 20–50 aastat
Teadlased suutsid tõestada, et sel viisil töödeldud NMC622 rakud suudavad taluda 1 laengut võimsusega 700 C ja võimsuse kadu kuni 6 protsenti. 20 laadimist pole kuigi muljetavaldav, aga kui sõidame aastas 1 km ja aku võimsus on 700 kWh, on see Tulemuseks on 23 tegevusaastat.
Lisame, et akud ja elektrisõidukite valik kasvab ning poolakad sõidavad aastas tavaliselt alla 20 80 kilomeetri, mis tähendab, et umbes 30 kuni 50 aastaga peaks aku mahtuvus langema XNUMX protsendile.
> Siin! Esimene elektrisõiduk, mille tegelik sõiduulatus on 600 km, on Tesla Model S Long Range.
Warto poczytać: asümmeetriline temperatuuri modulatsioon liitiumioonakude ülikiireks laadimiseks
Avafoto: elektroodi galvaniseeritud kate (liitiumkate) sõltuvalt raku temperatuurist (c) Elektrokeemilise mootori keskpunkt
See võib teile huvi pakkuda:
