טען רכבים חשמליים תוך 10 דקות. וחיי סוללה ארוכים יותר בזכות ... חימום. לטסלה היה את זה במשך שנתיים, עכשיו המדענים המציאו את זה

מאמינים שתאי ליתיום-יון מודרניים מתפקדים בצורה הטובה ביותר בטמפרטורת החדר, מכיוון שהם מספקים פשרה סבירה בין מהירות הטעינה לבין השפלה של התא. עם זאת, מסתבר שחימוםם לפני הטעינה מאפשר להגביר את עוצמת הטעינה ואינו משפיע באופן משמעותי על צריכת הסוללה.

תוכן העניינים

• מנגנון מטסלה עם מחקר מדעי
  • הבעיה הגדולה ביותר בתאי ליתיום-יון היא הליתיום הכלוא. או ב-SEI או בגרפיט. ואפילו פחות ליתיום = פחות קיבולת
  • טמפרטורה גבוהה יותר לזמן קצר = טעינה בטוחה עם הרבה יותר כוח
  • תוצאות? בקצות אצבעותיך: טעינה של 200-500 קילוואט ו-20-50 שנות חיי סוללה

טסלה הוסיפה מנגנון חימום מוקדם של הסוללה לרכביה ב-2017. בטמפרטורות נמוכות. ההנחה הייתה שזה יגדיל את טווח הטיסה בחורף ויאיץ את הטעינה במזג אוויר קר. עם זאת, חימום וקירור כשלעצמו לא היו תגלית מיוחדת, יצרנים רבים משתמשים בתאים מקוררים / מחוממים באופן פעיל או ערכות סוללות שלמות.

> כיצד מקררים סוללות בכלי רכב חשמליים? [רשימת דגמים]

המפתח יצא החוצה חימום בצורה כזו שיזרז את תהליך הטעינה מבלי לפגוע בתאים.... נראה שלאחר העדכון התברר מה הטמפרטורה צריכה להיות על מנת לצמצם את זמן ההשבתה במטען. תכונת החימום המקדים של הסוללה לפני החיבור ל-Supercharger (חימום מוקדם בסופו של דבר בשנת 2019: חימום הסוללה בדרך) נכללה באופן קבוע בתוכנה מאז הופעת הבכורה של Supercharger v3 במרץ 2019:

> Tesla Supercharger V3: טווח של 270 דקות של כמעט 10 ק"מ, הספק טעינה של 250 קילוואט, כבלים מקוררים נוזלים [עדכון]

מדענים מהמרכז למנועים אלקטרוכימיים באוניברסיטת פן סטייט הוכיחו שטסלה צדקה. וזה אומר מכוניות חשמליות נטענות תוך 10 דקות z בהספק של כמה מאות קילוואט i אל תדאג לגבי ירידה בקיבולת הסוללה במשך עשרות שנים, עד שנבחר במדויק הטמפרטורה שאליה מתחממים התאים.

אבל בואו נתחיל מההתחלה:

הבעיה הגדולה ביותר בתאי ליתיום-יון היא הליתיום הכלוא. או ב-SEI או בגרפיט. ואפילו פחות ליתיום = פחות קיבולת

מקובל כי טמפרטורת הפעולה האופטימלית עבור תאי ליתיום-יון היא טמפרטורת החדר... לכן, מנגנוני הקירור האקטיבי של הסוללה מבטיחים שהתאים לא יתחממו יתר על המידה (הרי לא תמיד ניתן לשמור על 20 מעלות צלזיוס הנומינלית).

טמפרטורת החדר מאפשרת לרסן את צמיחת השכבה הפסיבטיבית - החלק המוצק של האלקטרוליט, המצטבר על האלקטרודה וקושר יוני ליתיום; SEI - וכליאת יוני ליתיום באלקטרודת גרפיט. עלייה בטמפרטורה פירושה ששני התהליכים מואצים. אתה יכול לראות את זה לאחר בדיקות ראשוניות.

> טסלה שנויה במחלוקת בגרמניה. עבור "טייס אוטומטי", "נהיגה אוטונומית מלאה"

מדענים במרכז למנועים אלקטרוכימיים אימתו זאת תאי ליתיום-יון המשמשים בכלי רכב חשמליים מחזיקים רק כ-50 טעינות ב-6 מעלות צלזיוס. (כלומר פי 6 יותר מקיבולת התא, למשל, תא של 0,2 קילוואט נטען במקור של 1,2 קילוואט וכו').

לשם השוואה, אותם קישורים:

• הם הגיעו בקלות 2 טעינות ב-500C (לרכב עם סוללה של 40 קילוואט זה 40 קילוואט, לרכב עם מצבר של 80 קילוואט זה 80 קילוואט וכו').
• הם כבר החזיקו מעמד רק 200 טעינות ב-4C.

יחד עם זאת, ב"עמידה" אנו מתכוונים לאובדן של 20 אחוז מההספק המקורי, כי כך מבינים את המונח בתעשיית הרכב.

חוקרים על תאי ליתיום-יון ניסו במשך שנים לפתור בעיה זו על ידי שינוי הרכב האלקטרוליטים או על ידי ציפוי האלקטרודות בחומרים שונים כדי למנוע לכידת יוני ליתיום. כי יוני הליתיום הנעים בסוללה הם שאחראים לקיבולת שלה.

> רנו-ניסאן משקיעה ב-Enevate: "טעינת הסוללה ב-5 דקות"

באופן די בלתי צפוי, התברר שניתן לפתור את הבעיה הרבה יותר קלה. מספיק לחמם את התא כדי להפחית משמעותית את בעיית לכידת יוני הליתיום. למרבה הצער, הטמפרטורה הגבוהה יותר גרמה בכל מקרה לירידה בקיבולת התא: כאשר העטיפה של ליתיום באלקטרודה הייתה מוגבלת, בעיית הצמיחה של שכבת הפסיבציה (SEI) לא נפתרה.

לא עם מקל, אלא עם מקל.

טמפרטורה גבוהה יותר עבור זמן קצר = טעינה בטוחה עם הרבה יותר כוח

עם זאת, מדענים ממרכז המחקר האמור הצליחו למצוא דרך ביניים. הם התקשרו אליו שיטת אפנון טמפרטורה אסימטרית... הם מחממים את האלמנט למשך 30 שניות ל-48 מעלות צלזיוס, ואז טוענים אותו למשך 10 דקות כדי שהמערכת תעבוד סוף סוף והטמפרטורה יורדת.

למה לוקח רק 10 דקות לטעון? ובכן, ב-6 C, זה מספיק זמן כדי לטעון את הסוללה ל-80 אחוז מהקיבולת שלה. 6 C פירושו ספק כוח:

• 240 קילוואט לניסאן ליף II
• 400 קילוואט עבור יונדאי קונה אלקטריק 64 קילוואט,
• 480 קילוואט לטסלה דגם 3.

בטעינה מ-0 עד 80 אחוז, הספק גבוה זה דורש 10 דקות של השבתה של המטען. עם זאת, אם קצב פריקת הסוללה נמוך יותר (10 אחוז, 15 אחוז, ...), תהליך מילוי האנרגיה אורך אפילו פחות מ-10 דקות!

מנגנון הקירור של הסוללה צריך רק להבטיח שטמפרטורת הסוללה לא תעלה מעל 50 מעלות (לפי החוקרים 53 מעלות צלזיוס) כדי להגביל את קצב יצירת שכבת הפסיבציה. יחד עם זאת, זמן הטעינה הקצר מאפשר לקצר את תקופת הצמיחה.

תוצאות? בקצות אצבעותיך: טעינה של 200-500 קילוואט ו-20-50 שנות חיי סוללה

המדענים הצליחו להוכיח שתאי ה-NMC622 שטופלו בדרך זו מסוגלים לעמוד בטעינה אחת בהספק של 1 C ובאובדן של עד 700 אחוז מהקיבולת. 6 טעינות זה לא מאוד מרשים, אבל אם אנחנו נוסעים 20 ק"מ בשנה והסוללה בעלת קיבולת של 1 קוט"ש, זה התוצאה הופכת ל-23 שנות פעילות.

אנחנו מוסיפים שהסוללות וטווח הרכבים החשמליים הולכים וגדלים, והפולנים בדרך כלל נוסעים פחות מ-20 80 קילומטרים בשנה, מה שאומר שקיבולת הסוללה אמורה לרדת ל-30 אחוז בעוד כ-50 עד XNUMX שנים.

> כאן! הרכב החשמלי הראשון עם טווח ריאלי של 600 ק"מ הוא טסלה דגם S Long Range.

Warto poczytać: אפנון טמפרטורה א-סימטרי לטעינה מהירה במיוחד של סוללות ליתיום-יון

צילום פתיחה: ציפוי (ציפוי ליתיום) של האלקטרודה בהתאם לטמפרטורת התא (ג) מרכז המנוע האלקטרוכימי

זה עשוי לעניין אותך: