Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri
artikel

Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri

Mereka mahu menukar minyak, tetapi mereka masih mempunyai kekurangan yang boleh diamalkan oleh pengeluar.

Zaman Batubara telah lama dikenang. Era minyak juga akan berakhir. Pada dekad ketiga abad XNUMX, kita jelas hidup dalam era bateri.

Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri

PERANAN MEREKA SELALU penting sejak elektrik memasuki kehidupan manusia. Tetapi sekarang tiga trend tiba-tiba menjadikan penyimpanan tenaga sebagai teknologi terpenting di planet ini.

Trend pertama ialah ledakan dalam peranti mudah alih - telefon pintar, tablet, komputer riba. Dulu kami memerlukan bateri untuk perkara seperti lampu suluh, radio mudah alih dan peranti mudah alih - semuanya dengan penggunaan yang agak terhad. Hari ini, setiap orang mempunyai sekurang-kurangnya satu peranti mudah alih peribadi, yang dia gunakan hampir sentiasa dan tanpanya kehidupannya tidak dapat difikirkan.

TREND KEDUA ialah penggunaan sumber tenaga boleh diperbaharui dan percanggahan mendadak antara puncak pengeluaran dan penggunaan elektrik. Dahulunya mudah: apabila pemilik menghidupkan dapur dan TV pada waktu petang, dan penggunaan meningkat dengan mendadak, pengendali loji kuasa haba dan loji kuasa nuklear hanya perlu meningkatkan kuasa. Tetapi dengan penjanaan solar dan angin, ini adalah mustahil: kemuncak pengeluaran paling kerap berlaku pada masa penggunaan berada pada tahap paling rendah. Oleh itu, tenaga mesti disimpan entah bagaimana. Pilihan ialah apa yang dipanggil "masyarakat hidrogen", di mana elektrik ditukar kepada hidrogen dan kemudian menyalurkan bahan api ke grid dan kenderaan elektrik. Tetapi kos yang sangat tinggi untuk infrastruktur yang diperlukan dan ingatan buruk manusia terhadap hidrogen (Hindenburg dan lain-lain) meninggalkan konsep ini sebagai pembakar belakang buat masa ini.

Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri

Apa yang disebut "grid pintar" kelihatan di fikiran jabatan pemasaran: kenderaan elektrik menerima lebihan tenaga pada pengeluaran puncak, dan kemudian, jika perlu, dapat mengembalikannya ke grid. Walau bagaimanapun, bateri moden belum bersedia untuk menghadapi cabaran seperti itu.

JAWAPAN LAIN mengenai masalah ini menjanjikan tren ketiga: penggantian enjin pembakaran dalaman dengan kenderaan elektrik bateri (BEV). Salah satu argumen utama yang memihak kepada kenderaan elektrik ini ialah mereka boleh menjadi peserta aktif di grid dan mengambil lebihan untuk mengembalikannya apabila diperlukan.

Setiap pembuat EV, dari Tesla hingga Volkswagen, menggunakan idea ini dalam bahan PR mereka. Walau bagaimanapun, tidak ada yang mengenali apa yang sangat jelas bagi jurutera: bateri moden tidak sesuai untuk kerja seperti itu.

TEKNOLOGI LITHIUM-ION yang menguasai pasaran hari ini dan memberikan gelang kecergasan anda ke Model Tesla S yang terpantas mempunyai banyak kelebihan berbanding konsep lama seperti asid plumbum atau bateri hidrida logam nikel. Tetapi ia juga mempunyai beberapa batasan dan, di atas semua, kecenderungan penuaan ..

Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri

Sebilangan besar orang menganggap bateri sebagai sejenis tiub ke mana elektrik entah bagaimana "mengalir". Dalam praktiknya, bateri tidak menyimpan elektrik dengan sendirinya. Mereka menggunakannya untuk mencetuskan reaksi kimia tertentu. Kemudian mereka dapat memulakan reaksi yang berlawanan dan mendapatkan kembali tuduhan mereka.

Untuk bateri lithium-ion, tindak balas dengan pembebasan elektrik kelihatan seperti ini: ion lithium terbentuk di anod dalam bateri. Ini adalah atom litium, masing-masing kehilangan satu elektron. Ion bergerak melalui elektrolit cecair ke katod. Dan elektron yang dilepaskan disalurkan melalui rangkaian elektrik, memberikan tenaga yang kita perlukan. Apabila bateri dihidupkan untuk mengecas, prosesnya terbalik dan ion dikumpulkan bersama dengan elektron yang hilang.

Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri

"Pertumbuhan berlebihan" dengan sebatian litium boleh menyebabkan litar pintas dan menyala bateri.

Malangnya, NAMUN, REAKTIVITI TINGGI yang menjadikan litium sangat sesuai untuk membuat bateri mempunyai kelemahan - ia cenderung untuk mengambil bahagian dalam tindak balas kimia lain yang tidak diingini. Oleh itu, lapisan nipis sebatian litium secara beransur-ansur terbentuk pada anod, yang mengganggu tindak balas. Maka kapasiti bateri berkurangan. Semakin kuat ia dicas dan dinyahcas, semakin tebal salutan ini. Kadangkala ia juga boleh melepaskan apa yang dipanggil "dendrit" - fikirkan stalaktit sebatian litium - yang memanjang dari anod ke katod dan, jika ia mencapainya, boleh menyebabkan litar pintas dan menyalakan bateri.

Setiap kitaran cas dan nyahcas memendekkan hayat bateri lithium-ion. Tetapi pengecasan pantas yang bergaya baru-baru ini dengan arus tiga fasa mempercepatkan proses dengan ketara. Untuk telefon pintar, ini bukan penghalang besar bagi pengeluar, dalam apa jua keadaan, mereka mahu memaksa pengguna menukar peranti mereka setiap dua hingga tiga tahun. Tetapi kereta menjadi masalah.

Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri

Untuk meyakinkan pengguna untuk membeli kenderaan elektrik, pengeluar juga harus memikat mereka dengan pilihan pengecasan pantas. Tetapi stesen pantas seperti Ionity tidak sesuai digunakan setiap hari.

KOS BATERI ADALAH SATU LAGI KETIGA malah melebihi harga keseluruhan kereta elektrik masa kini. Untuk meyakinkan pelanggan mereka bahawa mereka tidak membeli bom berdetik, semua pengeluar menyediakan jaminan bateri yang berasingan dan lebih lama. Pada masa yang sama, mereka bergantung pada pengecasan yang lebih pantas untuk menjadikan kereta mereka menarik untuk perjalanan jarak jauh. Sehingga baru-baru ini, stesen pengecasan terpantas beroperasi pada 50 kilowatt. Tetapi Mercedes EQC baharu boleh dicas sehingga 110kW, Audi e-tron sehingga 150kW, seperti yang ditawarkan oleh stesen pengecasan Ionity Eropah, dan Tesla sedang bersedia untuk menaikkan tahap lebih tinggi lagi.

Pengilang ini cepat mengakui bahawa pengecasan pantas akan menghancurkan bateri. Stesen seperti Ionity lebih sesuai untuk keadaan kecemasan apabila orang itu sudah jauh dan mempunyai sedikit masa. Jika tidak, perlahan-lahan mengecas bateri anda di rumah adalah pendekatan yang bijak.

Bagaimana pengisian dan pengosongannya juga penting bagi jangka hayatnya. Oleh itu, kebanyakan pengeluar tidak mengesyorkan pengecasan melebihi 80% atau di bawah 20%. Dengan pendekatan ini, bateri lithium-ion rata-rata kehilangan kira-kira 2 peratus kapasitinya setiap tahun. Oleh itu, ia dapat bertahan selama 10 tahun, atau sekitar 200 km, sebelum kuasanya turun sehingga ia tidak dapat digunakan di dalam kereta.

Mengapa pengecasan pantas adalah kematian bateri

Akhirnya, tentu saja, BATTERY LIFE bergantung pada komposisi kimianya yang unik. Ia berbeza bagi setiap pengeluar, dan dalam banyak kes, ia sangat baru sehingga tidak diketahui bagaimana usia akan bertambah lama. Beberapa pengeluar sudah menjanjikan generasi baru bateri dengan umur "satu juta batu" (1.6 juta kilometer). Menurut Elon Musk, Tesla sedang mengusahakan salah satu daripadanya. Syarikat China CATL, yang membekalkan produk kepada BMW dan setengah lusin syarikat lain, telah berjanji bahawa bateri seterusnya akan bertahan 16 tahun, atau 2 juta kilometer. General Motors dan LG Chem Korea juga sedang mengembangkan projek serupa. Setiap syarikat ini mempunyai penyelesaian teknologi mereka sendiri yang ingin mereka coba dalam kehidupan sebenar. GM, misalnya, akan menggunakan bahan inovatif untuk mencegah kelembapan memasuki sel bateri, penyebab utama penskalaan litium pada katod. Teknologi CATL menambahkan aluminium ke anod nikel-kobalt-mangan. Ini bukan sahaja mengurangkan keperluan kobalt, yang pada masa ini merupakan bahan mentah yang paling mahal, tetapi juga meningkatkan jangka hayat bateri. Sekurang-kurangnya itulah yang diharapkan oleh jurutera China. Pelanggan berpotensi senang mengetahui jika idea berfungsi dalam praktik.

Tambah komen