Chaji magari ya umeme kwa dakika 10. na maisha marefu ya betri kutokana na ... inapokanzwa. Tesla alikuwa nayo kwa miaka miwili, sasa wanasayansi waliigundua

Inaaminika kuwa seli za kisasa za lithiamu-ioni hufanya vizuri zaidi kwenye joto la kawaida, kwani hutoa maelewano ya busara kati ya kasi ya malipo na uharibifu wa seli. Hata hivyo, zinageuka kuwa inapokanzwa kabla ya malipo inakuwezesha kuongeza nguvu ya malipo na haiathiri sana matumizi ya betri.

Meza ya yaliyomo

• Utaratibu kutoka kwa Tesla na utafiti wa kisayansi
  • Tatizo kubwa la seli za lithiamu-ion ni lithiamu iliyonaswa. Aidha katika SEI au grafiti. Na hata chini ya lithiamu = uwezo mdogo
  • Joto la juu kwa muda mfupi = malipo salama na nguvu nyingi zaidi
  • Matokeo? Kiganja chako: inachaji 200-500 kW na miaka 20-50 ya maisha ya betri.

Tesla iliongeza utaratibu wa kupokanzwa betri kwenye magari yake mnamo 2017. kwa joto la chini. Ilifikiriwa kuwa hii ingeongeza safu ya ndege wakati wa msimu wa baridi na kuharakisha malipo wakati wa hali ya hewa ya baridi. Walakini, inapokanzwa na baridi yenyewe haikuwa ugunduzi maalum, wazalishaji wengi hutumia seli zilizopozwa / zenye joto au pakiti kamili za betri.

> Je, betri katika magari ya umeme hupozwaje? [ORODHA YA MFANO]

Ufunguo uligeuka Inapokanzwa kwa njia ya kuharakisha mchakato wa malipo bila kuharibu seli.... Inaonekana baada ya sasisho ikawa wazi ni joto gani linapaswa kuwa ili kupunguza muda wa chini kwenye chaja. Kipengele cha kuongeza joto kabla ya betri kabla ya kuunganishwa kwenye Supercharger (inaongeza joto hatimaye mwaka wa 2019: kuwasha betri njiani) kimejumuishwa kabisa kwenye programu tangu Supercharger v3 ianze kuonyeshwa kwa mara ya kwanza Machi 2019:

> Tesla Supercharger V3: Masafa ya dakika 270 ya karibu kilomita 10, nguvu ya kuchaji ya kW 250, nyaya zilizopozwa kimiminika [sasisho]

Wanasayansi katika Kituo cha Electrochemical Motors katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Penn walithibitisha kuwa Tesla alikuwa sahihi. Na hiyo ina maana magari ya umeme yanachajiwa kwa dakika 10 z na uwezo wa kilowati mia kadhaa i usijali kuhusu uharibifu wa uwezo wa betri kwa miongo kadhaa, hadi joto ambalo seli huchomwa huchaguliwa kwa usahihi.

Lakini wacha tuanze tangu mwanzo:

Tatizo kubwa la seli za lithiamu-ion ni lithiamu iliyonaswa. Aidha katika SEI au grafiti. Na hata chini ya lithiamu = uwezo mdogo

Inaaminika kwamba joto mojawapo la uendeshaji kwa seli za lithiamu-ioni ni joto la kawaida... Kwa hiyo, taratibu za baridi ya kazi ya betri huhakikisha kwamba seli hazizidi sana (baada ya yote, si mara zote inawezekana kuweka digrii 20 Celsius).

Joto la chumba hukuwezesha kuzuia ukuaji wa safu ya kupitisha - sehemu iliyoimarishwa ya electrolyte, ambayo hujilimbikiza kwenye electrode na kumfunga ions za lithiamu; SEI - na kufungwa kwa ioni za lithiamu katika electrode ya grafiti. Kuongezeka kwa joto kunamaanisha kuwa michakato yote miwili imeharakishwa. Unaweza kuona hii baada ya majaribio ya awali.

> Tesla anazozaniwa nchini Ujerumani. Kwa "Autopilot", "Fully Autonomous Driving"

Wanasayansi katika Kituo cha Electrochemical Motors wamethibitisha hilo Seli za lithiamu-ion zinazotumiwa katika magari ya umeme hushikilia tu chaji 50 kwa 6 ° C. (yaani mara 6 zaidi ya uwezo wa seli, kwa mfano, kiini cha 0,2 kWh kinashtakiwa na chanzo cha 1,2 kW, nk).

Kwa kulinganisha, viungo sawa:

• walifika kwa urahisi 2 gharama kwa 500C (kwa gari yenye betri 40 kWh ni 40 kW, kwa gari yenye betri 80 kWh ni 80 kW, nk).
• tayari zilidumu malipo 200 tu kwa 4C.

Wakati huo huo, kwa "kuhimili" tunamaanisha hasara ya asilimia 20 ya nguvu ya awali, kwa sababu hii ndiyo jinsi neno linaeleweka katika sekta ya magari.

Watafiti juu ya seli za lithiamu-ioni wamejaribu kwa miaka kutatua tatizo hili kwa kubadilisha muundo wa elektroliti au kwa kupaka elektrodi na vifaa mbalimbali ili kuzuia kunasa ioni za lithiamu. Kwa sababu ni ioni za lithiamu zinazohamia kwenye betri ambazo zinawajibika kwa uwezo wake.

> Renault-Nissan inawekeza katika Enevate: "Kuchaji betri katika dakika 5"

Bila kutarajia, ikawa kwamba tatizo linaweza kutatuliwa kwa urahisi zaidi. Inatosha joto la seli ili kupunguza kwa kiasi kikubwa tatizo la kukamata ioni za lithiamu. Kwa bahati mbaya, joto la juu lilisababisha kupungua kwa uwezo wa seli hata hivyo: wakati encapsulation ya lithiamu katika electrode ilikuwa mdogo, tatizo la ukuaji wa safu ya passivation (SEI) haikutatuliwa.

Sio kwa fimbo, lakini kwa fimbo.

Joto la juu kwa muda mfupi = kuchaji salama kwa nguvu nyingi zaidi

Walakini, wanasayansi kutoka kituo hicho cha utafiti walifanikiwa kupata msingi wa kati. Wakamwita Mbinu ya kurekebisha halijoto isiyolingana... Wao huwasha kipengele kwa sekunde 30 hadi digrii 48 za Celsius, na kisha huchaji kwa dakika 10 ili mfumo hatimaye ufanye kazi na kushuka kwa joto.

Kwa nini inachukua dakika 10 tu kuchaji? Naam, saa 6 C, hii ni wakati wa kutosha wa malipo ya betri hadi asilimia 80 ya uwezo wake. 6 C inamaanisha usambazaji wa nguvu:

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

Inapochajiwa kutoka asilimia 0 hadi 80, nguvu hii ya juu inahitaji dakika 10 za kuzima chaja. Walakini, ikiwa kiwango cha kutokwa kwa betri ni cha chini (asilimia 10, asilimia 15, ...), mchakato wa kujaza nishati huchukua hata chini ya dakika 10!

Utaratibu wa kupoeza wa betri lazima tu kuhakikisha kuwa halijoto ya betri haipandai zaidi ya nyuzi joto 50 (watafiti wanasema nyuzi joto 53) ili kupunguza kasi ambayo safu ya upitishaji hewa hujilimbikiza. Wakati huo huo, muda mfupi wa malipo hufanya iwezekanavyo kupunguza muda wa ukuaji.

Matokeo? Kiganja chako: inachaji 200-500 kW na miaka 20-50 ya maisha ya betri.

Wanasayansi waliweza kuthibitisha kwamba seli za NMC622 zilizotibiwa kwa njia hii zina uwezo wa kuhimili malipo 1 na nguvu ya 700 C na kupoteza hadi asilimia 6 ya uwezo. Chaji 20 sio ya kuvutia sana, lakini ikiwa tunaendesha kilomita 1 kwa mwaka na betri ina uwezo wa 700 kWh, hii ni. Matokeo yake yanabadilishwa kuwa miaka 23 ya kazi.

Tunaongeza kuwa betri na aina mbalimbali za magari ya umeme zinakua, na Poles kawaida husafiri chini ya kilomita 20 80 kwa mwaka, ambayo ina maana kwamba uwezo wa betri unapaswa kushuka hadi asilimia 30 katika miaka 50 hadi XNUMX.

> Hapa! Gari la kwanza la umeme na safu halisi ya kilomita 600 ni Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: urekebishaji halijoto linganifu kwa ajili ya chaji ya haraka sana ya betri za lithiamu-ion

Picha ya ufunguzi: electroplating (mipako ya lithiamu) ya elektroni kulingana na joto la seli (c) Kituo cha motor ya electrochemical

Hii inaweza kukuvutia: