Elektrische voertuigen opladen in 10 minuten. en een langere levensduur van de batterij dankzij... verwarming. Tesla had het twee jaar, nu hebben wetenschappers het bedacht

Van moderne lithium-ioncellen wordt aangenomen dat ze het beste presteren bij kamertemperatuur, omdat ze een redelijk compromis mogelijk maken tussen oplaadsnelheid en celdegradatie. Het blijkt echter dat het verwarmen ervan vóór het opladen het laadvermogen vergroot en het batterijverbruik niet significant beïnvloedt.

inhoudsopgave

• Gear van Tesla met wetenschappelijk onderzoek
  • Het grootste probleem met lithium-ioncellen is het opgesloten lithium. Ofwel in SEI of grafiet. En nog minder lithium = minder capaciteit
  • Korte tijd hogere temperatuur = veilig opladen met veel meer vermogen
  • Resultaten? Binnen handbereik: 200-500 kW opladen en 20-50 jaar batterijduur

In 2017 heeft Tesla een voorverwarmingsmechanisme voor de batterij aan zijn voertuigen toegevoegd. bij lage temperaturen. Aangenomen werd dat dit het vliegbereik in de winter zou vergroten en het opladen tijdens vorst zou versnellen. Verwarming en koeling op zichzelf zijn echter geen groot probleem geweest, aangezien veel fabrikanten actief gekoelde/verwarmde cellen of gebundelde batterijpakketten gebruiken.

> Hoe worden batterijen in elektrische voertuigen gekoeld? [MODELLIJST]

De sleutel bleek Verwarming op een manier die het laadproces versnelt zonder de cellen te beschadigen.. Het lijkt erop dat na de update is gebleken wat de temperatuur moet zijn om de uitvaltijd van de lader te verminderen. De functie om de accu op te warmen voordat deze wordt aangesloten op de Supercharger (voorverwarmen, uiteindelijk in 2019: de accu onderweg opwarmen) is sinds de première van Supercharger v3 in maart 2019 permanent in de software opgenomen:

> Tesla Supercharger V3: bereik van bijna 270 km in 10 minuten, laadvermogen van 250 kW, vloeistofgekoelde kabels [Update]

Wetenschappers van het Center for Electrochemical Motors van de Pennsylvania State University hebben zojuist bewezen dat Tesla gelijk had. En dat betekent elektrische auto's laden in 10 minuten op z enkele honderden kilowatts i Maak je geen zorgen over degradatie van de batterijcapaciteit tientallen jaren, totdat de temperatuur waarop de cellen worden verwarmd nauwkeurig is gekozen.

Maar laten we bij het begin beginnen:

Het grootste probleem met lithium-ioncellen is het opgesloten lithium. Ofwel in SEI of grafiet. En nog minder lithium = minder capaciteit

Het wordt algemeen aanvaard dat de optimale bedrijfstemperatuur voor lithium-ioncellen is kamertemperatuur. Actieve batterijkoelingsmechanismen zorgen er daarom voor dat de cellen niet te veel oververhit raken (het is immers niet altijd mogelijk om de nominale 20 graden Celsius te handhaven).

Met kamertemperatuur kunt u de groei van de passiveringslaag beperken - de gestolde fractie van de elektrolyt, die zich ophoopt op de elektrode en lithiumionen bindt; SEI - en opsluiting van lithiumionen in een grafietelektrode. Een verhoging van de temperatuur betekent dat beide processen worden versneld. U kunt dit zien na de eerste tests.

> In Duitsland wordt Tesla betwist. Voor "Automatische piloot", "Volledig autonoom rijden"

Wetenschappers van het Centrum voor Elektrochemische Motoren hebben dat geverifieerd Lithium-ioncellen die in elektrische voertuigen worden gebruikt, gaan slechts ongeveer 50 keer opladen mee bij 6 °C. (d.w.z. 6 keer de capaciteit van de cel, bijvoorbeeld een cel van 0,2 kWh wordt opgeladen door een bron van 1,2 kW, enz.).

Ter vergelijking, dezelfde links:

• ze gemakkelijk bereikt 2 keer opladen bij 500C (voor een auto met een batterij van 40 kWh is dat 40 kW, voor een auto met een batterij van 80 kWh is dat 80 kW, enz.),
• ze hebben al geduurd slechts 200 keer opladen bij 4C.

Tegelijkertijd bedoelen we met ‘weerstaan’ het verlies van 20 procent van het oorspronkelijke vermogen, want zo wordt de term in de auto-industrie opgevat.

Onderzoekers van lithium-ioncellen proberen dit probleem al jaren op te lossen door de samenstelling van elektrolyten te veranderen of door de elektroden te bekleden met verschillende materialen om het vangen van lithiumionen te voorkomen. Omdat het de lithiumionen zijn die in de batterij bewegen en die verantwoordelijk zijn voor de capaciteit ervan.

> Renault-Nissan investeert in Enevate: 'Accu opladen in 5 minuten'

Geheel onverwacht bleek dat het probleem veel eenvoudiger kan worden opgelost. Het is voldoende om de cel te verwarmen om het probleem van het vangen van lithiumionen aanzienlijk te verminderen. Helaas zorgde de hogere temperatuur er toch voor dat de celcapaciteit afnam: toen de lithiuminkapseling in de elektrode beperkt was, werd het groeiprobleem van de passieve laag (SEI) niet opgelost.

Niet met een stok, maar met een stok.

Hogere temperatuur voor een korte tijd = veilig opladen met veel meer vermogen

Wetenschappers van het genoemde onderzoekscentrum wisten echter een middenweg te vinden. Ze hebben hem gebeld Asymmetrische temperatuurmodulatiemethode. Ze verwarmen de cel gedurende 30 seconden tot 48 graden Celsius en laden hem vervolgens gedurende 10 minuten op om het systeem eindelijk aan de praat te krijgen en de temperatuur te laten dalen.

Waarom duurt het opladen slechts 10 minuten? Welnu, bij 6 C is dit voldoende tijd om de batterij tot 80 procent van zijn capaciteit op te laden. 6 C betekent voeding:

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

Bij het opladen van 0 tot 80 procent vereist dit hoge vermogen 10 minuten inactiviteit van de lader. Als de ontladingssnelheid van de batterij echter lager is (10 procent, 15 procent, ...), het energieaanvullingsproces duurt zelfs minder dan 10 minuten!

Het batterijkoelmechanisme hoeft er alleen maar voor te zorgen dat de temperatuur van de batterij niet boven de 50 graden komt (de onderzoekers zeggen 53 graden Celsius) om de snelheid waarmee de passivatielaag zich opbouwt te beperken. Tegelijkertijd verkort de korte oplaadtijd de groeiperiode.

Resultaten? Binnen handbereik: 200-500 kW opladen en 20-50 jaar batterijduur

De wetenschappers konden aantonen dat de op deze manier behandelde NMC622-cellen in staat zijn om 1 lading te weerstaan ​​met een vermogen van 700 C en een capaciteitsverlies tot 6 procent. 20 ladingen is niet heel indrukwekkend, maar als we 1 km per jaar rijden en de batterij heeft een capaciteit van 700 kWh, dan is dit Het resultaat wordt omgezet in 23 jaar exploitatie.

Bovendien groeien de batterijen en het bereik van elektrische voertuigen, en Polen rijden doorgaans minder dan 20 tot 80 kilometer per jaar, wat betekent dat de batterijcapaciteit over ongeveer 30 tot 50 jaar naar XNUMX procent zou moeten dalen.

> Hier! Het eerste elektrische voertuig met een echte actieradius van 600 km is de Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: asymmetrische temperatuurmodulatie voor het ultrasnel opladen van lithium-ionbatterijen

Openingsfoto: galvaniseren (lithiumcoating) van de elektrode afhankelijk van de temperatuur van de cel (c) Midden van de elektrochemische motor

Dit kan je interesseren: