Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve
Blogs

Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve

Viņi vēlas nomainīt eļļu, taču viņiem joprojām ir liktenīgs trūkums, par kuru ražotāji klusē.

Ogļu laikmets jau sen ir atcerēts. Arī naftas laikmets tuvojas beigām. XNUMX gadsimta trešajā desmitgadē mēs skaidri dzīvojam bateriju laikmetā.

Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve

VIŅU LOMA VIENMĒR ir bijusi nozīmīga kopš elektrības ienākšanas cilvēka dzīvē. Bet tagad trīs tendences enerģijas uzglabāšanu pēkšņi ir padarījušas par vissvarīgāko tehnoloģiju uz planētas.

Pirmā tendence ir mobilo ierīču — viedtālruņu, planšetdatoru, klēpjdatoru — uzplaukums. Agrāk mums bija nepieciešami akumulatori, piemēram, lukturīšiem, mobilajiem radioaparātiem un pārnēsājamām ierīcēm — tas viss ir salīdzinoši ierobežots. Mūsdienās ikvienam ir vismaz viena personīgā mobilā ierīce, kuru viņš lieto gandrīz pastāvīgi un bez kuras viņa dzīve nav iedomājama.

OTRĀ TENDENCE ir atjaunojamo energoresursu izmantošana un pēkšņā elektroenerģijas ražošanas un patēriņa virsotņu neatbilstība. Agrāk tas bija vienkārši: kad īpašnieki vakarā ieslēdz plītis un televizorus, un patēriņš strauji pieaug, termoelektrostaciju un atomelektrostaciju operatoriem vienkārši jāpalielina jauda. Bet ar saules un vēja ģenerēšanu tas nav iespējams: ražošanas maksimums visbiežāk notiek laikā, kad patēriņš ir viszemākajā līmenī. Tāpēc enerģija kaut kā jāuzkrāj. Iespēja ir tā sauktā “ūdeņraža sabiedrība”, kurā elektroenerģiju pārvērš ūdeņradi un pēc tam padod degvielu tīklam un elektriskajiem transportlīdzekļiem. Taču ārkārtīgi augstās nepieciešamās infrastruktūras izmaksas un cilvēces sliktās atmiņas par ūdeņradi (Hindenburga un citi) pagaidām atstāj šo koncepciju uz priekšu.

Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve

Tā sauktie “viedie tīkli” izskatās mārketinga nodaļu prātos: elektriskās automašīnas maksimālajā ražošanā saņem lieko enerģiju un pēc tam, ja nepieciešams, var to atgriezt tīklā. Tomēr mūsdienu baterijas vēl nav gatavas šādam izaicinājumam.

VĒL IESPĒJAMA ATBILDE šai problēmai sola trešo tendenci: iekšdedzes dzinēju nomaiņu ar akumulatoriem paredzētiem elektriskajiem transportlīdzekļiem (BEV). Viens no galvenajiem argumentiem par labu šiem elektriskajiem transportlīdzekļiem ir tas, ka tie var būt aktīvi tīkla dalībnieki un ņemt pārpalikumu, lai vajadzības gadījumā tos atdotu.

Katrs EV ražotājs, sākot no Tesla līdz Volkswagen, izmanto šo ideju savos PR materiālos. Tomēr neviens no viņiem neatzīst to, kas inženieriem ir sāpīgi skaidrs: mūsdienu baterijas nav piemērotas šādam darbam.

LITIUMJONA TEHNOLOĢIJA, kas šodien dominē tirgū un piegādā no jūsu fitnesa aproces līdz ātrākajai Tesla Model S, ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar vecākiem jēdzieniem, piemēram, svina skābes vai niķeļa metāla hidrīda akumulatoriem. Bet tam ir arī daži ierobežojumi un, galvenokārt, tendence uz novecošanos.

Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve

Lielākā daļa cilvēku domā par baterijām kā par sava veida caurulēm, kurās elektrība kaut kā "ieplūst". Tomēr praksē akumulatori paši neglabā elektrību. Viņi to izmanto, lai izraisītu noteiktas ķīmiskās reakcijas. Tad viņi var sākt pretēju reakciju un atgūt lādiņu.

Litija jonu akumulatoriem reakcija ar elektrības izdalīšanos izskatās šādi: litija joni tiek veidoti pie akumulatora anoda. Tie ir litija atomi, no kuriem katrs ir zaudējis vienu elektronu. Joni caur šķidro elektrolītu pārvietojas uz katodu. Un atbrīvotie elektroni tiek virzīti caur elektrisko ķēdi, nodrošinot mums nepieciešamo enerģiju. Kad akumulators ir ieslēgts uzlādēšanai, process tiek mainīts pretēji un joni tiek savākti ar zaudētajiem elektroniem.

Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve

"Aizaugšana" ar litija savienojumiem var izraisīt īssavienojumu un aizdedzināt akumulatoru.

Diemžēl AUGSTĀ REAĢĒTSPĒJA, kas padara litiju tik piemērotu bateriju izgatavošanai, ir negatīva - tas mēdz piedalīties citās, nevēlamās ķīmiskās reakcijās. Tāpēc uz anoda pakāpeniski veidojas plāns litija savienojumu slānis, kas traucē reakcijas. Un tāpēc akumulatora jauda samazinās. Jo intensīvāk tas tiek uzlādēts un izlādēts, jo biezāks kļūst šis pārklājums. Dažreiz tas pat var atbrīvot tā sauktos "dendrītus" - domājiet par litija savienojumu stalaktītiem -, kas stiepjas no anoda līdz katodam un, ja tie sasniedz to, var izraisīt īssavienojumu un aizdegties akumulatoru.

Katrs uzlādes un izlādes cikls saīsina litija jonu akumulatora darbības laiku. Bet pēdējā laikā modē ātrā uzlāde ar trīsfāzu strāvu ievērojami paātrina procesu. Viedtālruņiem tas nav liels šķērslis ražotājiem, jebkurā gadījumā viņi vēlas piespiest lietotājus mainīt ierīces ik pēc diviem trim gadiem.Bet automašīnas ir problēma.

Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve

Lai pārliecinātu patērētājus pirkt elektriskos transportlīdzekļus, ražotājiem ir jāpiedāvā arī viņiem ātras uzlādes iespējas. Bet tādas ātrās stacijas kā Ionity nav piemērotas ikdienas lietošanai.

AKUMULATORA IZMAKSAS IR VĒL TREŠĀ un pat vairāk nekā visa mūsdienu elektromobiļa cena. Lai pārliecinātu savus klientus, ka viņi nepērk tikšķu bumbu, visi ražotāji nodrošina atsevišķu, ilgāku akumulatora garantiju. Tajā pašā laikā viņi paļaujas uz ātrāku uzlādi, lai padarītu viņu automašīnas pievilcīgas tālsatiksmes ceļojumiem. Vēl nesen ātrākās uzlādes stacijas darbojās ar 50 kilovatiem. Taču jauno Mercedes EQC var uzlādēt līdz 110kW, Audi e-tron līdz 150kW, kā to piedāvā Eiropas Ionity uzlādes stacijas, un Tesla gatavojas latiņu pacelt vēl augstāk.

Šie ražotāji ātri atzīst, ka ātra uzlāde iznīcinās akumulatorus. Tādas stacijas kā Ionity ir vairāk piemērotas ārkārtas situācijām, kad cilvēks ir gājis garu ceļu un viņam ir maz laika. Pretējā gadījumā lēna akumulatora uzlāde mājās ir gudra pieeja.

Tas, cik uzlādēts un izlādēts, ir svarīgs arī tā kalpošanas laikā. Tāpēc lielākā daļa ražotāju neiesaka uzlādēt virs 80% un zem 20%. Izmantojot šo pieeju, litija jonu akumulators zaudē vidēji apmēram 2 procentus no savas jaudas gadā. Tādējādi tas var ilgt 10 gadus vai līdz aptuveni 200 000 km, pirms tā jauda samazinās tik daudz, ka automašīnā tā vairs nav izmantojama.

Kāpēc ātra uzlāde ir akumulatoru nāve

Visbeidzot, protams, BATERY LIFE ir atkarīgs no tā unikālā ķīmiskā sastāva. Katram ražotājam tas ir atšķirīgs, un daudzos gadījumos tas ir tik jauns, ka pat nav zināms, kā tas laika gaitā noveco. Vairāki ražotāji jau sola jaunas paaudzes baterijas, kuru kalpošanas laiks ir "viens miljons jūdzes" (1.6 miljoni kilometru). Pēc Elona Muska teiktā, Tesla strādā pie viena no tiem. Ķīnas uzņēmums CATL, kas piegādā produktus BMW un vēl pusduci uzņēmumu, ir apņēmies, ka tā nākamais akumulators ilgs 16 gadus jeb 2 miljonus kilometru. Arī General Motors un Korejas LG Chem izstrādā līdzīgu projektu. Katram no šiem uzņēmumiem ir savi tehnoloģiju risinājumi, kurus viņi vēlas izmēģināt reālajā dzīvē. Piemēram, GM izmantos novatoriskus materiālus, lai novērstu mitruma iekļūšanu akumulatora elementos, kas ir galvenais litija mēroga cēlonis uz katoda. CATL tehnoloģija niķeļa-kobalta-mangāna anodam pievieno alumīniju. Tas ne tikai samazina nepieciešamību pēc kobalta, kas šobrīd ir visdārgākā no šīm izejvielām, bet arī palielina akumulatora darbības laiku. Vismaz uz to cer ķīniešu inženieri. Potenciālajiem klientiem ir prieks uzzināt, vai ideja darbojas praksē.

Pievieno komentāru