Carregue veículos elétricos em 10 minutos. e maior vida útil da bateria graças ao ... aquecimento. Tesla teve isso por dois anos, agora os cientistas inventaram

Acredita-se que as células modernas de íon-lítio tenham melhor desempenho em temperatura ambiente, pois fornecem um meio-termo razoável entre a velocidade de carregamento e a degradação celular. No entanto, aquecê-los antes de carregar permite aumentar a potência de carregamento e não afeta significativamente o consumo da bateria.

Índice analítico

• Mecanismo de Tesla com pesquisa científica
  • O maior problema com as células de íons de lítio é o lítio aprisionado. Seja em SEI ou grafite. E ainda menos lítio = menos capacidade
  • Temperatura mais alta por um curto período de tempo = carregamento seguro com muito mais energia
  • Resultados? Na ponta dos dedos: carregamento de 200-500 kW e bateria de 20-50 anos

A Tesla adicionou um mecanismo de pré-aquecimento da bateria aos seus veículos em 2017. em baixas temperaturas. Supunha-se que isso aumentaria a autonomia de vôo no inverno e aceleraria o carregamento durante o tempo frio. No entanto, o aquecimento e o resfriamento em si não foram uma descoberta especial, muitos fabricantes usam células ativamente resfriadas / aquecidas ou baterias completas.

> Como as baterias dos veículos elétricos são resfriadas? [LISTA DE MODELOS]

A chave acabou Aquecimento de forma a acelerar o processo de carregamento sem danificar as células.... Parece que depois da atualização ficou claro qual deveria ser a temperatura para reduzir o tempo de inatividade do carregador. O recurso de pré-aquecimento da bateria antes de conectar ao Supercharger (pré-aquecimento eventualmente em 2019: aquecimento da bateria no caminho) foi incluído permanentemente no software desde o Supercharger v3 lançado em março de 2019:

> Tesla Supercharger V3: alcance de 270 minutos de quase 10 km, potência de carregamento de 250 kW, cabos refrigerados a líquido [atualização]

Cientistas do Centro de Motores Eletroquímicos da Penn State University acabaram de provar que Tesla estava certo. E isso significa carros elétricos são carregados em 10 minutos z com capacidade de várias centenas de quilowatts i não se preocupe com a degradação da capacidade da bateria por décadas, até que a temperatura à qual as células são aquecidas seja escolhida com precisão.

Mas vamos começar do início:

O maior problema com as células de íons de lítio é o lítio aprisionado. Seja em SEI ou grafite. E ainda menos lítio = menos capacidade

Acredita-se que a temperatura operacional ideal para células de íons de lítio é a temperatura ambiente... Portanto, os mecanismos de resfriamento ativo da bateria garantem que as células não superaquecem muito (afinal, nem sempre é possível manter os 20 graus Celsius nominais).

A temperatura ambiente permite conter o crescimento da camada passivante - a fração solidificada do eletrólito, que se acumula no eletrodo e liga os íons de lítio; SEI - e aprisionamento de íons de lítio em um eletrodo de grafite. Um aumento na temperatura significa que ambos os processos são acelerados. Você pode ver isso após os testes iniciais.

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Cientistas do Centro de Motores Eletroquímicos verificaram que As células de íon-lítio usadas em veículos elétricos mantêm apenas cerca de 50 cargas a 6 ° C. (ou seja, 6 vezes mais do que a capacidade da célula, por exemplo, uma célula de 0,2 kWh é carregada com uma fonte de 1,2 kW, etc.).

Para comparação, os mesmos links:

• eles alcançaram facilmente 2 cargas a 500C (para um carro com bateria de 40 kWh é 40 kW, para um carro com bateria de 80 kWh é 80 kW, etc.),
• eles já duraram apenas 200 cobranças a 4C.

Ao mesmo tempo, por “suportar” queremos dizer uma perda de 20 por cento da potência original, porque é assim que o termo é entendido na indústria automotiva.

Pesquisadores em células de íons de lítio tentaram por anos resolver esse problema alterando a composição dos eletrólitos ou revestindo os eletrodos com vários materiais para evitar a retenção de íons de lítio. Porque são os íons de lítio que se movem na bateria os responsáveis ​​por sua capacidade.

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Inesperadamente, descobriu-se que o problema pode ser resolvido com muito mais facilidade. É suficiente aquecer a célula para reduzir significativamente o problema de aprisionamento de íons de lítio. Infelizmente, a temperatura mais alta causou uma diminuição na capacidade da célula de qualquer maneira: quando o encapsulamento de lítio no eletrodo foi limitado, o problema de crescimento da camada de passivação (SEI) não foi resolvido.

Não com uma vara, mas com uma vara.

Temperatura mais alta para pouco tempo = carregamento seguro com muito mais potência

No entanto, os cientistas do referido centro de pesquisa conseguiram encontrar um meio-termo. Eles o chamaram Método de modulação assimétrica de temperatura... Eles aquecem o elemento por 30 segundos a 48 graus Celsius e depois o carregam por 10 minutos para que o sistema finalmente funcione e a temperatura caia.

Por que leva apenas 10 minutos para carregar? Bem, a 6 C, é tempo suficiente para carregar a bateria até 80 por cento de sua capacidade. 6 C significa fonte de alimentação:

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

Quando carregada de 0 a 80 por cento, essa alta potência requer 10 minutos de tempo de inatividade do carregador. No entanto, se a taxa de descarga da bateria for menor (10 por cento, 15 por cento, ...), o processo de reposição de energia leva menos de 10 minutos!

O mecanismo de resfriamento da bateria só precisa garantir que a temperatura da bateria não suba acima de 50 graus (os pesquisadores dizem 53 graus Celsius) para limitar a taxa na qual a camada de passivação é criada. Ao mesmo tempo, o curto tempo de carregamento permite encurtar o período de crescimento.

Resultados? Na ponta dos dedos: carregamento de 200-500 kW e bateria de 20-50 anos

Os cientistas conseguiram provar que as células NMC622 tratadas dessa maneira são capazes de suportar 1 carga com uma potência de 700 C e uma perda de até 6% da capacidade. 20 cargas não são muito impressionantes, mas se rodarmos 1 km por ano e a bateria tiver uma capacidade de 700 kWh, isso é O resultado se transforma em 23 anos de atuação.

Acrescentamos que as baterias e o alcance dos veículos elétricos estão crescendo, e os poloneses geralmente viajam menos de 20 a 80 quilômetros por ano, o que significa que a capacidade da bateria deve cair para 30 por cento em cerca de 50 a XNUMX anos.

> Aqui! O primeiro veículo elétrico com autonomia real de 600 km é o Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać: modulação assimétrica de temperatura para carregamento ultra-rápido de baterias de íon-lítio

Foto de abertura: galvanoplastia (revestimento de lítio) do eletrodo dependendo da temperatura da célula (c) Centro do motor eletroquímico

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