Как работают аккумуляторы для электромобилей?

Электромобили (EV) получили свое название от электричества, хранящегося в их аккумуляторных батареях, которые питают двигатель автомобиля и вращают колеса. Гибридные автомобили также оснащены электрическим аккумулятором, но они также имеют двигатель внутреннего сгорания, который также способствует увеличению мощности двигателя. Обе эти батареи могут быть перезаряжаемыми. Автомобиль подключается к настенным розеткам или специализированным зарядным устройствам и передает электроэнергию на внутреннюю батарею. Чтобы понять, как работают аккумуляторы для электромобилей, в этой статье мы рассмотрим, что такое автомобильные аккумуляторы, типы аккумуляторов для электромобилей и как они заряжаются для питания электромобилей.

Что такое батарея?

Батареи хранят химическую энергию и превращают ее в электричество. Аккумулятор содержит непропорциональное количество отрицательных и положительных электродов с обеих сторон конструкции. При соединении кабелем электроны с отрицательной половины перетекают на положительную сторону. Этот поток, известный как электричество, можно использовать для питания различных устройств, таких как фонари, телефоны и даже автомобильные двигатели. Сила электричества со временем замедляется, поскольку количество электронов на каждой половине уравновешивается. В этот момент аккумулятор считается разряженным, потому что он больше не может производить электричество.

Различные химические реакции в батареях могут создавать электричество, но производители автомобилей сохраняют интерес к батареям, которые можно перезаряжать. Аккумуляторы используют электрическую энергию для перезапуска потока отрицательных электронов к положительным. Аккумуляторы с правильными химическими свойствами для перезарядки невероятно полезны для автомобилей, потому что они не нуждаются в постоянной замене. Для электромобилей в этом процессе лучше всего работают три типа аккумуляторов.

3 типа аккумуляторов для электромобилей:

1. Свинцово-кислотный: Свинцово-кислотные аккумуляторы — старейшая форма перезаряжаемых батарей, изобретенная в 1859 году. Они использовались как в неэлектрических, так и в электрических автомобилях. В этих батареях свинцовые электроды смешиваются с кислотой для выработки энергии. Поскольку они существуют так долго, с ними легко работать, они надежны и недороги в изготовлении; однако при перезарядке они создают потенциально взрывоопасные газы. Они используются почти во всех обычных автомобилях и в качестве дополнительных источников энергии в некоторых полностью электрических и гибридных электромобилях. Хотя некоторые мощные аккумуляторы находятся в разработке, свинцово-кислотные аккумуляторы плохо работают при низких температурах и недолговечны для электромобилей.

2. Никель-металлогидрид: Никель-металлогидридные батареи могут упаковывать много энергии в относительно небольшой корпус, что придает им высокую плотность энергии. Они наиболее распространены в гибридно-электрических транспортных средствах и подзаряжаются от топливного бака автомобиля. Они чрезвычайно долговечны, безопасны и малотоксичны для оптимальной переработки. К сожалению, они дороги, имеют низкую плотность энергии и выделяют много тепла при высоких температурах, что делает их плохим выбором для зарядки исключительно от сети. Поскольку гибриды имеют как двигатель внутреннего сгорания, так и электрическую батарею, они получают наибольшую выгоду от никель-металлогидридных батарей.

3. Литий-ионный: Легкие, не требующие особого ухода, обладающие высокой энергией и высокой температурой, литий-ионные аккумуляторы являются предпочтительными батареями для большинства электромобилей. Литий-ионные аккумуляторы имеют меньший вес и при этом сохраняют большое количество энергии. Автомобили с ними могут проехать дальше на одном заряде, а аккумулятор имеет низкую скорость «саморазряда», что означает, что он может поддерживать заряд в течение длительного времени, когда он не используется.

Как заряжается аккумулятор электромобиля?

В электромобиле тяговый электродвигатель заменяет традиционный двигатель внутреннего сгорания в автомобилях с бензиновым двигателем. В электромобиле используется тяговый аккумулятор для хранения электроэнергии, которая позже используется двигателем для питания колес. Этот аккумулятор требует подзарядки на зарядных станциях, дома или в общественных местах. Зарядные станции перезапускают химический поток отрицательных электронов в положительные. Общий запас хода автомобиля зависит от эффективности аккумулятора при использовании и хранении электроэнергии.

В гибридах аккумуляторная батарея и электродвигатель сопровождаются двигателем внутреннего сгорания, который берет на себя роль источника энергии, когда электричество истощается. Подключаемые гибридные батареи также можно заряжать, подключая их к зарядным портам или рекуперативным торможением. Как гибриды, так и полностью электрические автомобили обычно используют входящий в комплект шнур для зарядки аналогичных аккумуляторов.

Зарядка аккумулятора электромобиля занимает разное время в зависимости от уровня заряда и совместимости автомобиля. Например, не все электромобили могут заправлять свои запасы электроэнергии от станций быстрой зарядки. Кроме того, диапазон, в течение которого батарея электромобиля может разрядиться за один заряд, зависит от типа батареи. Свинцово-кислотные электрические батареи обеспечивают только около 80 миль, никель-металлогидридные — 120 миль, а литий-ионные — более 220 миль. Несмотря на то, что электромобили с литий-ионным аккумулятором приближаются, они по-прежнему уступают автомобилям, работающим на газе, по общему диапазону. По сравнению с заправочными станциями этому вреду способствует нехватка доступных зарядных станций по всей стране.

Как долго работают батареи электромобилей?

Из-за компонентов, используемых для их создания, замена батарей для электромобилей может стоить значительно дороже, чем в традиционных автомобилях. К счастью, большинство производителей электромобилей предоставляют гарантию на свои аккумуляторы, если срок их действия истекает раньше срока. Большинство последних 5-8 лет или около 100,000 XNUMX миль. В частности, литий-ионные, почти все электрические батареи подлежат вторичной переработке, а часть их оставшегося заряда может быть возвращена в электрическую сеть по мере перепрофилирования возобновляемых источников энергии и ее металлических частей.

Электромобили становятся все более распространенными по мере развития технологии аккумуляторов для электромобилей. На подходе более доступные и эффективные полностью электрические автомобили. Точно так же, как свинцово-кислотные батареи стали недорогими и надежными после более чем столетия использования и изучения, никель-металлогидридные и литий-ионные аккумуляторные батареи станут более дешевыми и надежными после большего количества исследований, использования и вождения.