Cargando vehículos eléctricos en 10 minutos. e unha maior duración da batería grazas á... calefacción. Tesla tívoo durante dous anos, agora os científicos inventárono

Considérase que as células de ión-litio modernas funcionan mellor a temperatura ambiente, xa que permiten un compromiso razoable entre a velocidade de carga e a degradación das células. Non obstante, resulta que quentalos antes de cargalos permítelle aumentar a potencia de carga e non afecta significativamente o consumo da batería.

Índice analítico

• Equipo de Tesla con investigación científica
  • O maior problema coas células de ión-litio é o litio atrapado. Ou en SEI ou grafito. E aínda menos litio = menos capacidade
  • Temperatura máis alta por pouco tempo = carga máis segura con moita máis potencia
  • Resultados? Ao teu alcance: 200-500 kW de carga e 20-50 anos de duración da batería

En 2017, Tesla engadiu un mecanismo de prequecemento da batería aos seus vehículos. a baixas temperaturas. Supoñíase que isto aumentaría a autonomía de voo no inverno e aceleraría a carga durante as xeadas. Non obstante, a calefacción e o arrefriamento por si só non foron un gran problema, xa que moitos fabricantes usan celas arrefriadas/quentadas activamente ou paquetes de baterías.

> Como se arrefrían as baterías dos vehículos eléctricos? [LISTA DE MODELOS]

A chave saíu Calefacción de forma que se acelere o proceso de carga sen danar as células.. Parece que despois da actualización resultou cal debe ser a temperatura para reducir o tempo de inactividade do cargador. A función para quentar a batería antes de conectarse ao Supercharger (prequecemento, eventualmente en 2019: quentando a batería mentres se vai) incluíuse permanentemente no software desde a estrea de Supercharger v3 en marzo de 2019:

> Tesla Supercharger V3: alcance de case 270 km en 10 minutos, potencia de carga de 250 kW, cables refrigerados por líquido [Actualización]

Científicos do Centro de Motores Electroquímicos da Universidade Estatal de Pensilvania acaban de demostrar a Tesla a razón. E iso significa os coches eléctricos cárganse en 10 minutos z varios centos de quilovatios i non te preocupes pola degradación da capacidade da batería décadas, ata que se elixe con precisión a temperatura á que se quentan as células.

Pero comecemos dende o principio:

O maior problema coas células de ión-litio é o litio atrapado. Ou en SEI ou grafito. E aínda menos litio = menos capacidade

Crese que a temperatura óptima de funcionamento para as células de ión-litio é a temperatura ambiente. Polo tanto, os mecanismos activos de refrixeración da batería garanten que as células non se sobrequenten demasiado (despois de todo, non sempre é posible manter os 20 graos centígrados nominais).

A temperatura ambiente permítelle limitar o crecemento da capa de pasivación: a fracción solidificada do electrólito, que se acumula no eléctrodo e se une aos ións de litio; SEI - e prisión de ións de litio nun electrodo de grafito. Un aumento da temperatura significa que ambos procesos se aceleran. Podes ver isto despois das probas iniciais.

> Tesla é disputado en Alemaña. Para "piloto automático", "condución totalmente autónoma"

Os científicos do Centro de Motores Electroquímicos comprobouno As células de iones de litio usadas nos vehículos eléctricos só duran unhas 50 cargas a 6 °C. (é dicir, 6 veces a capacidade da cela, por exemplo, unha pila de 0,2 kWh é cargada por unha fonte de 1,2 kW, etc.).

Para comparar, as mesmas ligazóns:

• chegaron facilmente 2 cargas a 500C (para un coche cunha batería de 40 kWh é de 40 kW, para un coche cunha batería de 80 kWh é de 80 kW, etc.),
• xa duraron só 200 cargas a 4C.

Ao mesmo tempo, por “resistir” entendemos a perda do 20 por cento da potencia orixinal, porque así se entende o termo no sector da automoción.

Os investigadores de células de iones de litio tentaron durante anos resolver este problema cambiando a composición dos electrólitos ou cubrindo os eléctrodos con materiais diferentes para evitar a captura de iones de litio. Porque son os ións de litio que se moven na batería os responsables da súa capacidade.

> Renault-Nissan inviste en Enevate: "Carga da batería en 5 minutos"

Inesperadamente, resultou que o problema pódese resolver moito máis doado. Basta con quentar o elemento para reducir significativamente o problema da captura de ións de litio. Desafortunadamente, a temperatura máis alta fixo que a capacidade da célula diminuíse de todos os xeitos: cando a encapsulación de litio no electrodo estaba limitada, o problema de crecemento da capa de pasivación (SEI) non se resolveu.

Non cun pau, senón cun pau.

Temperatura máis alta para pouco tempo = carga segura con moita máis potencia

Non obstante, os científicos do mencionado centro de investigación conseguiron atopar un termo medio. Chamáronlle Método de modulación asimétrica de temperatura. Quentan a célula durante 30 segundos a 48 graos centígrados e despois cárgana durante 10 minutos para finalmente poñer en funcionamento o sistema e baixar a temperatura.

Por que só leva 10 minutos cargarse? Ben, a 6 C este tempo é suficiente para cargar a batería ata o 80 por cento da súa capacidade. 6 C significa fonte de alimentación:

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

Cando se carga de 0 a 80 por cento, esta alta potencia require 10 minutos de tempo de inactividade para o cargador. Non obstante, se a taxa de descarga da batería é menor (10 por cento, 15 por cento, ...), o proceso de reposición de enerxía leva incluso menos de 10 minutos!

O mecanismo de arrefriamento da batería só ten que garantir que a temperatura da batería non supere os 50 graos (os investigadores din 53 graos Celsius) para limitar a velocidade á que se crea a capa de pasivación. Ao mesmo tempo, o curto tempo de carga reduce o período de crecemento.

Resultados? Ao teu alcance: 200-500 kW de carga e 20-50 anos de duración da batería

Os científicos puideron demostrar que as células NMC622 tratadas deste xeito son capaces de soportar 1 carga cunha potencia de 700 C e unha perda de ata un 6 por cento de capacidade. 20 cargas non son moi impresionantes, pero se conducimos 1 km ao ano e a batería ten unha capacidade de 700 kWh, isto é O resultado transfórmase en 23 anos de funcionamento.

Engade que as baterías e a autonomía dos vehículos eléctricos están crecendo e que os polacos adoitan percorrer menos de 20-80 quilómetros ao ano, o que significa que a capacidade da batería debería baixar ata o 30 por cento nuns 50-XNUMX anos.

> Aquí! O primeiro vehículo eléctrico cunha autonomía real de 600 km é o Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: modulación asimétrica de temperatura para carga ultrarrápida de baterías de iones de litio

Foto de apertura: galvanoplastia (revestimento de litio) do electrodo dependendo da temperatura da cela (c) Centro do motor electroquímico

Isto pode interesarche: