ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าใน 10 นาที และอายุแบตเตอรี่ยาวนานขึ้นด้วย ... การทำความร้อน เทสลามีมาสองปีแล้ว ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นขึ้นแล้ว

เชื่อกันว่าเซลล์ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากมีการประนีประนอมที่สมเหตุสมผลระหว่างความเร็วในการชาร์จและการเสื่อมสภาพของเซลล์ อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าการให้ความร้อนก่อนที่จะชาร์จทำให้คุณสามารถเพิ่มกำลังการชาร์จและไม่ส่งผลต่อการใช้แบตเตอรี่อย่างมีนัยสำคัญ

สารบัญ

• กลไกจากเทสลากับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
  • ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับเซลล์ลิเธียมไอออนคือลิเธียมที่ติดอยู่ ทั้งใน SEI หรือกราไฟท์ และแม้แต่ลิเธียมที่น้อยลง = ความจุที่น้อยลง
  • อุณหภูมิที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ = การชาร์จที่ปลอดภัยด้วยพลังงานที่มากขึ้น
  • ผลลัพธ์? เพียงปลายนิ้วสัมผัส: ชาร์จ 200-500 kW และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ 20-50 ปี

เทสลาได้เพิ่มกลไกการทำความร้อนล่วงหน้าของแบตเตอรี่ให้กับรถยนต์ของตนในปี 2017 ที่อุณหภูมิต่ำ สันนิษฐานว่าสิ่งนี้จะเพิ่มระยะการบินในฤดูหนาวและเร่งการชาร์จในช่วงอากาศหนาว อย่างไรก็ตาม การให้ความร้อนและความเย็นในตัวเองไม่ใช่การค้นพบที่พิเศษ ผู้ผลิตหลายรายใช้เซลล์ที่ทำให้เย็นลงอย่างแข็งขันหรือให้ความร้อนหรือชุดแบตเตอรี่ทั้งชุด

> แบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้าระบายความร้อนอย่างไร? [รายชื่อรุ่น]

กุญแจเปิดออก การให้ความร้อนในลักษณะที่เร่งกระบวนการชาร์จโดยไม่ทำลายเซลล์... ดูเหมือนว่าหลังจากอัปเดตจะเห็นได้ชัดว่าอุณหภูมิควรเป็นเท่าใด เพื่อลดเวลาหยุดทำงานของเครื่องชาร์จ คุณลักษณะการอุ่นแบตเตอรี่ล่วงหน้าก่อนที่จะเชื่อมต่อกับ Supercharger (การอุ่นล่วงหน้าในที่สุดในปี 2019: การอุ่นแบตเตอรี่ระหว่างทาง) รวมอยู่ในซอฟต์แวร์อย่างถาวรตั้งแต่ Supercharger v3 รอบปฐมทัศน์ในเดือนมีนาคม 2019:

> Tesla Supercharger V3: ช่วง 270 นาทีเกือบ 10 กม., กำลังชาร์จ 250 กิโลวัตต์, สายเคเบิลระบายความร้อนด้วยของเหลว [อัพเดท]

นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์มอเตอร์ไฟฟ้าเคมีแห่งมหาวิทยาลัยเพนน์สเตทได้พิสูจน์ให้เห็นว่าเทสลาพูดถูก และนั่นก็หมายความว่า รถยนต์ไฟฟ้าจะชาร์จใน 10 นาที z ที่มีกำลังการผลิตหลายร้อยกิโลวัตต์ i ไม่ต้องกังวลว่าความจุของแบตเตอรี่จะลดลง เป็นเวลาหลายทศวรรษ จนกระทั่งได้เลือกอุณหภูมิที่เซลล์ถูกทำให้ร้อนอย่างแม่นยำ

แต่ขอเริ่มจากจุดเริ่มต้น:

ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับเซลล์ลิเธียมไอออนคือลิเธียมที่ติดอยู่ ทั้งใน SEI หรือกราไฟท์ และแม้แต่ลิเธียมที่น้อยลง = ความจุที่น้อยลง

เป็นที่เชื่อกันว่า อุณหภูมิในการทำงานที่เหมาะสมสำหรับเซลล์ลิเธียมไอออนคืออุณหภูมิห้อง... ดังนั้นกลไกการทำความเย็นแบบแอ็คทีฟของแบตเตอรี่ทำให้มั่นใจได้ว่าเซลล์จะไม่ร้อนมากเกินไป

อุณหภูมิห้องช่วยให้คุณสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของชั้น passivating - ส่วนที่แข็งตัวของอิเล็กโทรไลต์ซึ่งสะสมบนอิเล็กโทรดและจับกับลิเธียมไอออน SEI - และการกักขังลิเธียมไอออนในขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหมายความว่ากระบวนการทั้งสองถูกเร่งขึ้น คุณสามารถดูได้หลังจากการทดสอบเบื้องต้น

> เทสลาถูกโต้แย้งในเยอรมนี สำหรับ "Autopilot", "Fullly Autonomous Driving"

นักวิทยาศาสตร์จากศูนย์มอเตอร์ไฟฟ้าเคมีได้ตรวจสอบแล้วว่า เซลล์ลิเธียมไอออนที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าจะมีประจุเพียง 50 ประจุที่อุณหภูมิ 6 ° C (เช่น มากกว่าความจุเซลล์ 6 เท่า เช่น เซลล์ 0,2 kWh ชาร์จด้วยแหล่งกำเนิด 1,2 kW เป็นต้น)

สำหรับการเปรียบเทียบ ลิงค์เดียวกัน:

• พวกเขาเข้าถึงได้ง่าย 2 ชาร์จที่ 500C (สำหรับรถยนต์ที่มีแบตเตอรี่ 40 kWh จะเป็น 40 kW สำหรับรถยนต์ที่มีแบตเตอรี่ 80 kWh จะเป็น 80 kW เป็นต้น)
• พวกเขากินเวลาแล้ว เพียง 200 ชาร์จที่ 4C.

ในเวลาเดียวกัน การ "ต้านทาน" เราหมายถึงการสูญเสียพลังงานเดิม 20 เปอร์เซ็นต์ เพราะนี่เป็นคำที่เข้าใจกันในอุตสาหกรรมยานยนต์

นักวิจัยเกี่ยวกับเซลล์ลิเธียมไอออนได้พยายามแก้ปัญหานี้มานานหลายปีโดยการเปลี่ยนองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์หรือโดยการเคลือบอิเล็กโทรดด้วยวัสดุต่างๆ เพื่อป้องกันการดักจับของลิเธียมไอออน เนื่องจากเป็นลิเธียมไอออนที่เคลื่อนที่ในแบตเตอรี่ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในความจุของมัน

> Renault-Nissan ลงทุนใน Enevate: "ชาร์จแบตเตอรี่ใน 5 นาที"

ค่อนข้างกะทันหันกลับกลายเป็นว่าปัญหาสามารถแก้ไขได้ง่ายกว่ามาก การทำให้เซลล์ร้อนเพื่อลดปัญหาการดักจับลิเธียมไอออนก็เพียงพอแล้ว น่าเสียดาย อุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้ความจุของเซลล์ลดลง เมื่อการห่อหุ้มลิเธียมในอิเล็กโทรดมีจำกัด ปัญหาการเติบโตของชั้นทู่ทู่ (SEI) ก็ไม่ได้รับการแก้ไข

ไม่ใช่ด้วยไม้เท้า แต่ด้วยไม้เท้า

อุณหภูมิที่สูงขึ้นสำหรับ เวลาอันสั้น = ชาร์จอย่างปลอดภัยด้วยพลังงานที่มากกว่า

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์จากศูนย์วิจัยดังกล่าวพยายามหาจุดกึ่งกลาง พวกเขาเรียกเขาว่า วิธีการปรับอุณหภูมิแบบอสมมาตร... พวกเขาให้ความร้อนองค์ประกอบเป็นเวลา 30 วินาทีถึง 48 องศาเซลเซียส จากนั้นชาร์จเป็นเวลา 10 นาทีเพื่อให้ระบบทำงานได้ในที่สุดและอุณหภูมิลดลง

ทำไมใช้เวลาชาร์จเพียง 10 นาที? ที่ 6 C ก็เพียงพอแล้วที่จะชาร์จแบตเตอรี่ได้ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ของความจุ 6 C หมายถึงแหล่งจ่ายไฟ:

• 240 กิโลวัตต์สำหรับ Nissan Leaf II
• 400 กิโลวัตต์สำหรับ Hyundai Kona Electric 64 kWh,
• 480 กิโลวัตต์สำหรับเทสลารุ่น 3

เมื่อชาร์จจาก 0 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ พลังงานสูงนี้ต้องใช้เวลาหยุดชาร์จ 10 นาที อย่างไรก็ตาม หากอัตราการคายประจุแบตเตอรี่ต่ำกว่า (10 เปอร์เซ็นต์, 15 เปอร์เซ็นต์, ...), กระบวนการเติมพลังงานใช้เวลาน้อยกว่า 10 นาที!

กลไกการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ต้องทำให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของแบตเตอรี่ไม่สูงกว่า 50 องศา (นักวิจัยกล่าวว่า 53 องศาเซลเซียส) เพื่อจำกัดอัตราการสร้างชั้นฟิล์ม ในเวลาเดียวกัน เวลาในการชาร์จที่สั้นทำให้ระยะเวลาการเติบโตสั้นลง

ผลลัพธ์? เพียงปลายนิ้วสัมผัส: ชาร์จ 200-500 kW และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ 20-50 ปี

นักวิทยาศาสตร์สามารถพิสูจน์ได้ว่าเซลล์ NMC622 ที่รักษาด้วยวิธีนี้สามารถทนต่อการชาร์จ 1 ครั้งด้วยกำลัง 700 C และสูญเสียความจุได้ถึง 6 เปอร์เซ็นต์ การชาร์จ 20 ครั้งไม่น่าประทับใจนัก แต่ถ้าเราขับรถ 1 กม. ต่อปีและแบตเตอรี่มีความจุ 700 kWh นี่คือ ผลลัพธ์เปลี่ยนเป็น 23 ปีแห่งการดำเนินงาน.

เราเสริมว่าแบตเตอรี่และช่วงของยานพาหนะไฟฟ้ากำลังเติบโตขึ้น และเสามักจะเดินทางน้อยกว่า 20 80 กิโลเมตรต่อปี ซึ่งหมายความว่าความจุของแบตเตอรี่ควรลดลงเหลือ 30 เปอร์เซ็นต์ในเวลาประมาณ 50 ถึง XNUMX ปี

> ที่นี่! รถยนต์ไฟฟ้าคันแรกที่มีระยะทางจริง 600 กม. คือ Tesla Model S Long Range

Warto poczytać: การมอดูเลตอุณหภูมิแบบอสมมาตรสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่รวดเร็วเป็นพิเศษ

ภาพเปิด: การชุบด้วยไฟฟ้า (การเคลือบลิเธียม) ของอิเล็กโทรดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเซลล์ (c) ศูนย์กลางของมอเตอร์ไฟฟ้าเคมี

สิ่งนี้อาจสนใจคุณ: