اشحن السيارات الكهربائية في 10 دقائق. وعمر بطارية أطول بفضل ... التدفئة. امتلكها Tesla لمدة عامين ، والآن اخترعها العلماء

تعتبر خلايا الليثيوم أيون الحديثة أفضل أداء في درجة حرارة الغرفة ، لأنها تسمح بحل وسط معقول بين سرعة الشحن وتدهور الخلية. ومع ذلك ، اتضح أن تسخينها قبل الشحن يسمح لك بزيادة طاقة الشحن ولا يؤثر بشكل كبير على استهلاك البطارية.

جدول المحتويات

• العتاد من تسلا مع البحث العلمي
  • أكبر مشكلة مع خلايا الليثيوم أيون هي الليثيوم المحاصر. إما في SEI أو الجرافيت. وحتى أقل من الليثيوم = سعة أقل
  • درجة حرارة أعلى لفترة قصيرة = شحن آمن مع طاقة أكبر بكثير
  • نتائج؟ في متناول يدك: 200-500 كيلوواط شحن وعمر بطارية 20-50 سنة

في عام 2017 ، أضافت تسلا آلية التسخين المسبق للبطارية لسياراتها. في درجات حرارة منخفضة. كان من المفترض أن يؤدي ذلك إلى زيادة نطاق الرحلة في الشتاء وتسريع الشحن أثناء الصقيع. ومع ذلك ، فإن التسخين والتبريد في حد ذاته لم يكن أمرًا كبيرًا ، حيث يستخدم العديد من الشركات المصنعة خلايا مبردة / مسخنة بشكل نشط أو حزم بطاريات مجمعة.

> كيف يتم تبريد البطاريات في السيارات الكهربائية؟ [قائمة الطراز]

تحول المفتاح تسخين بطريقة تسريع عملية الشحن دون الإضرار بالخلايا.. يبدو أنه بعد التحديث تبين ما يجب أن تكون عليه درجة الحرارة لتقليل وقت التوقف عن الشاحن. تم تضمين وظيفة تسخين البطارية قبل الاتصال بالشاحن الفائق (التسخين المسبق ، في نهاية المطاف في عام 2019: تسخين البطارية أثناء التنقل) بشكل دائم في البرنامج منذ العرض الأول لـ Supercharger v3 في مارس 2019:

> Tesla Supercharger V3: نطاق حوالي 270 كم في 10 دقائق ، طاقة شحن 250 كيلو وات ، كابلات مبردة بالسائل [تحديث]

لقد أثبت العلماء في مركز المحركات الكهروكيميائية بجامعة ولاية بنسلفانيا للتو صحة تسلا. وهذا يعني السيارات الكهربائية تشحن في 10 دقائق z عدة مئات من الكيلوات i لا تقلق بشأن تدهور سعة البطارية عقود ، حتى يتم اختيار درجة الحرارة التي يتم تسخين الخلايا إليها بدقة.

لكن لنبدأ من البداية:

أكبر مشكلة مع خلايا الليثيوم أيون هي الليثيوم المحاصر. إما في SEI أو الجرافيت. وحتى أقل من الليثيوم = سعة أقل

من المقبول عموما ذلك درجة حرارة التشغيل المثلى لخلايا أيون الليثيوم هي درجة حرارة الغرفة. لذلك ، تضمن آليات تبريد البطارية النشطة عدم ارتفاع درجة حرارة الخلايا أكثر من اللازم (بعد كل شيء ، ليس من الممكن دائمًا الحفاظ على 20 درجة مئوية).

تسمح لك درجة حرارة الغرفة بكبح نمو الطبقة الخاملة - الجزء المتصلب من المنحل بالكهرباء ، والذي يتراكم على القطب الكهربائي ويربط أيونات الليثيوم ؛ SEI - وسجن أيونات الليثيوم في قطب الجرافيت. الزيادة في درجة الحرارة تعني تسريع كلتا العمليتين. يمكنك رؤية هذا بعد الاختبارات الأولية.

> تسلا المتنازع عليها في ألمانيا. بالنسبة إلى "الطيار الآلي" ، "القيادة الذاتية بالكامل"

وقد تحقق ذلك العلماء في مركز المحركات الكهروكيميائية خلايا الليثيوم أيون المستخدمة في السيارات الكهربائية تدوم فقط حوالي 50 شحنة عند 6 درجات مئوية. (أي 6 أضعاف سعة الخلية ، على سبيل المثال ، يتم شحن خلية 0,2 كيلو واط في الساعة بواسطة مصدر 1,2 كيلو واط ، وما إلى ذلك).

للمقارنة نفس الروابط:

• وصلوا إليها بسهولة شحنتين عند 2 درجة مئوية (بالنسبة للسيارة التي تعمل ببطارية 40 كيلوواط في الساعة ، تكون 40 كيلوواط ، وللسيارة التي تعمل ببطارية 80 كيلو واط في الساعة 80 كيلو واط ، وما إلى ذلك) ،
• لقد استمروا بالفعل فقط 200 تهمة في 4C.

في الوقت نفسه ، نعني بكلمة "تحمل" خسارة 20 بالمائة من القوة الأصلية ، لأن هذه هي الطريقة التي يُفهم بها المصطلح في صناعة السيارات.

يحاول باحثو خلية أيون الليثيوم حل هذه المشكلة لسنوات عن طريق تغيير تركيبة الإلكتروليت أو عن طريق طلاء الأقطاب بمواد مختلفة لمنع التقاط أيونات الليثيوم. لأن أيونات الليثيوم التي تتحرك في البطارية هي المسؤولة عن قدرتها.

> رينو-نيسان تستثمر في Enevate: "شحن البطارية في 5 دقائق"

بشكل غير متوقع ، اتضح أنه يمكن حل المشكلة بسهولة أكبر. يكفي تسخين الخلية لتقليل مشكلة محاصرة أيونات الليثيوم بشكل كبير. لسوء الحظ ، تسببت درجة الحرارة المرتفعة في انخفاض سعة الخلية على أي حال: عندما كان تغليف الليثيوم في القطب محدودًا ، لم يتم حل مشكلة نمو طبقة التخميل (SEI).

ليس بعصا ، ولكن بعصا.

ارتفاع درجة الحرارة لـ وقت قصير = شحن آمن بقوة أكبر

ومع ذلك ، تمكن علماء من مركز الأبحاث المذكور من إيجاد حل وسط. اتصلوا به طريقة تعديل درجة الحرارة غير المتماثلة. يقومون بتسخين الخلية لمدة 30 ثانية إلى 48 درجة مئوية ثم شحنها لمدة 10 دقائق حتى يعمل النظام في النهاية وتنخفض درجة الحرارة.

لماذا يستغرق الشحن 10 دقائق فقط؟ حسنًا ، عند درجة حرارة 6 درجة مئوية ، يعد هذا وقتًا كافيًا لشحن البطارية حتى 80 بالمائة من سعتها. 6 C تعني مصدر الطاقة:

• 240 كيلو واط لنيسان ليف XNUMX
• 400 كيلو واط لشركة هيونداي كونا الكهربائية 64 كيلو واط ساعة ،
• 480 كيلو واط لطراز تسلا 3.

عند الشحن من 0 إلى 80 بالمائة ، تتطلب هذه الطاقة العالية 10 دقائق من وقت الخمول للشاحن. ومع ذلك ، إذا كان معدل تفريغ البطارية أقل (10 بالمائة ، 15 بالمائة ، ...) ، تستغرق عملية تجديد الطاقة أقل من 10 دقائق!

يجب أن تضمن آلية تبريد البطارية فقط أن درجة حرارة البطارية لا تزيد عن 50 درجة (يقول الباحثون 53 درجة مئوية) للحد من معدل تراكم طبقة التخميل. في الوقت نفسه ، يقلل وقت الشحن القصير من فترة النمو.

نتائج؟ في متناول يدك: 200-500 كيلوواط شحن وعمر بطارية 20-50 سنة

تمكن العلماء من إثبات أن خلايا NMC622 المعالجة بهذه الطريقة قادرة على تحمل شحنة واحدة بقوة 1 درجة مئوية وفقدان ما يصل إلى 700 بالمائة من السعة. 6 شحنة ليست مثيرة للإعجاب ، ولكن إذا كنا نقود مسافة كيلومتر واحد في السنة وكانت البطارية بسعة 20 كيلو واط في الساعة ، فهذا يعد تحولت النتيجة إلى 23 عامًا من التشغيل.

إضافة إلى ذلك ، تنمو البطاريات ونطاق السيارات الكهربائية ، ويقود البولنديون عادةً أقل من 20-80 كيلومترًا في السنة ، مما يعني أن سعة البطارية يجب أن تنخفض إلى 30 بالمائة في حوالي 50-XNUMX عامًا.

> هنا! أول سيارة كهربائية بمدى حقيقي يبلغ 600 كيلومتر هي Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: تعديل غير متماثل لدرجة الحرارة لشحن بطاريات الليثيوم أيون بسرعة فائقة

صورة الافتتاح: الطلاء الكهربائي (طلاء الليثيوم) للإلكترود اعتمادًا على درجة حرارة الخلية (ج) مركز المحرك الكهروكيميائي

قد يثير هذا اهتمامك: