Mengisi kendaraan listrik dalam 10 menit. dan masa pakai baterai lebih lama berkat ... pemanasan. Tesla memilikinya selama dua tahun, sekarang para ilmuwan menemukannya

Diyakini bahwa sel lithium-ion modern berkinerja terbaik pada suhu kamar, karena memberikan kompromi yang masuk akal antara kecepatan pengisian dan degradasi sel. Namun, ternyata memanaskannya sebelum mengisi daya memungkinkan Anda meningkatkan daya pengisian dan tidak secara signifikan memengaruhi konsumsi baterai.

daftar isi

• Mekanisme dari Tesla dengan penelitian ilmiah
  • Masalah terbesar dengan sel lithium-ion adalah lithium yang terperangkap. Baik di SEI atau grafit. Dan bahkan lebih sedikit lithium = lebih sedikit kapasitas
  • Suhu yang lebih tinggi untuk waktu yang singkat = pengisian yang aman dengan lebih banyak daya
  • Hasil? Di ujung jari Anda: mengisi daya 200-500 kW dan masa pakai baterai 20-50 tahun

Tesla menambahkan mekanisme pra-pemanasan baterai ke kendaraannya pada tahun 2017. pada suhu rendah. Diasumsikan bahwa ini akan meningkatkan jangkauan penerbangan di musim dingin dan mempercepat pengisian daya selama cuaca dingin. Namun, pemanasan dan pendinginan itu sendiri bukanlah penemuan khusus, banyak produsen menggunakan sel yang didinginkan / dipanaskan secara aktif atau paket baterai lengkap.

> Bagaimana baterai pada kendaraan listrik didinginkan? [DAFTAR MODEL]

Kuncinya ternyata Pemanasan sedemikian rupa untuk mempercepat proses pengisian tanpa merusak sel.... Tampaknya setelah pembaruan menjadi jelas berapa suhu yang seharusnya untuk mengurangi waktu henti pada pengisi daya. Fitur pra-pemanasan baterai sebelum terhubung ke Supercharger (pemanasan awal akhirnya pada 2019: pemanasan baterai dalam perjalanan) telah disertakan secara permanen dalam perangkat lunak sejak Supercharger v3 perdana pada Maret 2019:

> Tesla Supercharger V3: Jangkauan 270 menit hampir 10 km, daya pengisian 250 kW, kabel berpendingin cairan [pembaruan]

Para ilmuwan di Center for Electrochemical Motors di Penn State University baru saja membuktikan bahwa Tesla benar. Dan itu berarti mobil listrik terisi dalam 10 menit z dengan kapasitas beberapa ratus kilowatt i jangan khawatir tentang penurunan kapasitas baterai selama beberapa dekade, sampai suhu sel yang dipanaskan dipilih dengan tepat.

Tapi mari kita mulai dari awal:

Masalah terbesar dengan sel lithium-ion adalah lithium yang terperangkap. Baik di SEI atau grafit. Dan bahkan lebih sedikit lithium = lebih sedikit kapasitas

Secara umum diterima itu suhu operasi optimal untuk sel lithium-ion adalah suhu kamar... Oleh karena itu, mekanisme pendinginan aktif baterai memastikan bahwa sel tidak terlalu panas (bagaimanapun, tidak selalu mungkin untuk mempertahankan nominal 20 derajat Celcius).

Suhu kamar memungkinkan Anda untuk menahan pertumbuhan lapisan pasif - fraksi elektrolit yang mengeras, yang terakumulasi pada elektroda dan mengikat ion litium; SEI - dan pemenjaraan ion litium dalam elektroda grafit. Peningkatan suhu berarti bahwa kedua proses dipercepat. Anda dapat melihat ini setelah tes awal.

> Tesla diperdebatkan di Jerman. Untuk "Pilot Otomatis", "Mengemudi Sepenuhnya Otonom"

Para ilmuwan di Center for Electrochemical Motors telah memverifikasi bahwa Sel lithium-ion yang digunakan pada kendaraan listrik hanya menampung sekitar 50 muatan pada 6 ° C. (yaitu 6 kali lebih banyak dari kapasitas sel, misalnya, sel 0,2 kWh diisi dengan sumber 1,2 kW, dll.).

Sebagai perbandingan, tautan yang sama:

• mereka dengan mudah mencapai 2 biaya pada 500C (untuk mobil dengan baterai 40 kWh adalah 40 kW, untuk mobil dengan baterai 80 kWh adalah 80 kW, dll.),
• mereka sudah bertahan hanya 200 biaya di 4C.

Pada saat yang sama, dengan "menahan" yang kami maksud adalah kehilangan 20 persen dari tenaga asli, karena begitulah istilah ini dipahami dalam industri otomotif.

Para peneliti lithium-ion telah mencoba selama bertahun-tahun untuk memecahkan masalah ini dengan mengubah komposisi elektrolit atau dengan melapisi elektroda dengan berbagai bahan untuk mencegah terperangkapnya ion lithium. Karena itu adalah ion lithium yang bergerak di dalam baterai yang bertanggung jawab atas kapasitasnya.

> Renault-Nissan berinvestasi di Enevate: "Mengisi baterai dalam 5 menit"

Tak disangka, ternyata masalahnya bisa diselesaikan dengan lebih mudah. Cukup untuk memanaskan sel untuk secara signifikan mengurangi masalah menjebak ion lithium. Sayangnya, suhu yang lebih tinggi menyebabkan penurunan kapasitas sel: ketika enkapsulasi lithium dalam elektroda terbatas, masalah pertumbuhan lapisan pasivasi (SEI) tidak terpecahkan.

Bukan dengan tongkat, tapi dengan tongkat.

Suhu yang lebih tinggi untuk waktu yang singkat = pengisian aman dengan lebih banyak daya

Namun, para ilmuwan dari pusat penelitian tersebut berhasil menemukan jalan tengah. Mereka memanggilnya Metode modulasi suhu asimetris... Mereka memanaskan elemen selama 30 detik hingga 48 derajat Celcius, dan kemudian mengisinya selama 10 menit sehingga sistem akhirnya bekerja dan suhu turun.

Mengapa hanya membutuhkan waktu 10 menit untuk mengisi daya? Nah, pada suhu 6 C, waktu tersebut cukup untuk mengisi baterai hingga 80 persen dari kapasitasnya. 6 C berarti catu daya:

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

Saat diisi daya dari 0 hingga 80 persen, daya tinggi ini memerlukan waktu henti pengisi daya selama 10 menit. Namun, jika tingkat pengosongan baterai lebih rendah (10 persen, 15 persen, ...), proses pengisian energi hanya membutuhkan waktu kurang dari 10 menit!

Mekanisme pendinginan baterai hanya harus memastikan bahwa suhu baterai tidak naik di atas 50 derajat (para peneliti mengatakan 53 derajat Celcius) untuk membatasi tingkat pembentukan lapisan pasif. Pada saat yang sama, waktu pengisian yang singkat memungkinkan untuk mempersingkat periode pertumbuhan.

Hasil? Di ujung jari Anda: mengisi daya 200-500 kW dan masa pakai baterai 20-50 tahun

Para ilmuwan mampu membuktikan bahwa sel NMC622 yang diperlakukan dengan cara ini mampu menahan 1 muatan dengan kekuatan 700 C dan kehilangan kapasitas hingga 6 persen. 20 pengisian daya tidak terlalu mengesankan, tetapi jika kita berkendara 1 km setahun dan baterainya berkapasitas 700 kWh, ini adalah Hasilnya diubah menjadi 23 tahun beroperasi.

Kami menambahkan bahwa baterai dan jangkauan kendaraan listrik berkembang, dan kutub biasanya menempuh perjalanan kurang dari 20 80 kilometer per tahun, yang berarti bahwa kapasitas baterai akan turun hingga 30 persen dalam waktu sekitar 50 hingga XNUMX tahun.

> Di Sini! Kendaraan listrik pertama dengan jangkauan nyata 600 km adalah Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: modulasi suhu asimetris untuk pengisian baterai lithium-ion yang sangat cepat

Pembukaan foto: elektroplating (lapisan lithium) elektroda tergantung pada suhu sel (c) Pusat motor elektrokimia

Ini mungkin menarik bagi Anda: