Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов
 

Они хотят заменить масло, но у них все еще есть фатальный недостаток, о котором производители умалчивают.

Угольный век давно остался в памяти. Эпоха нефти также подходит к концу. В третьем десятилетии XNUMX века мы явно живем в эпоху батарей.

Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов

ИХ РОЛЬ ВСЕГДА была значительной с тех пор, как электричество вошло в жизнь человека. Но теперь три тенденции внезапно сделали хранение электроэнергии самой важной технологией на планете.

 

Первая тенденция — бум мобильных устройств — смартфонов, планшетов, ноутбуков.. Раньше нам были нужны батарейки для таких вещей, как фонарики, мобильные радиоприемники и портативные устройства — все с относительно ограниченным использованием. Сегодня у каждого есть хотя бы одно личное мобильное устройство, которым он пользуется практически постоянно и без которого немыслима его жизнь.

ВТОРАЯ ТЕНДЕНЦИЯ — это использование возобновляемых источников энергии и внезапное несоответствие между пиками производства и потребления электроэнергии. Раньше было легко: когда вечером хозяева включают плиты и телевизоры, а потребление резко возрастает, операторам ТЭС и АЭС просто приходится увеличивать мощность. Но с генерацией солнца и ветра сделать это невозможно: пик производства чаще всего приходится на то время, когда потребление находится на самом низком уровне. Следовательно, энергию нужно как-то хранить. Вариантом является так называемое «водородное общество», в котором электричество преобразуется в водород, а затем подает топливо в сеть и электромобили. Но необычайно высокая стоимость необходимой инфраструктуры и плохие воспоминания человечества о водороде («Гинденбург» и др.) Пока оставляют эту концепцию на втором плане.

Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов

Так называемые «умные сети» выглядят в сознании отделов маркетинга: электромобили получают избыточную энергию на пике производства, а затем, при необходимости, могут вернуть ее в электросеть. Однако современные аккумуляторы еще не готовы к такому вызову.

ЕЩЕ ОДИН ВОЗМОЖНЫЙ ОТВЕТ на эту проблему обещает третью тенденцию: замену двигателей внутреннего сгорания электромобилями с батареями (BEV). Одним из основных аргументов в пользу этих электромобилей является то, что они могут быть активными участниками электросети и брать излишки, чтобы вернуть их, когда это необходимо.

Каждый производитель электромобилей, от Tesla до Volkswagen, использует эту идею в своих PR-материалах. Однако никто из них не признает того, что до боли понятно инженерам.: современные аккумуляторы для такой работы не подходят.

ЛИТИЕВО-ИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, которая сегодня доминирует на рынке и обеспечивает от вашего фитнес-браслета до самой быстрой Tesla Model S, имеет много преимуществ по сравнению с более старыми концепциями, такими как свинцово-кислотные или никель-металлогидридные батареи. Но у него также есть некоторые ограничения и, прежде всего, склонность к старению..

Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов

Большинство людей думает о батареях как о некой трубке, в которую каким-то образом «вливается» электричество. Однако на практике батареи сами по себе не накапливают электричество. Они используют его для запуска определенных химических реакций. Тогда они могут начать противоположную реакцию и вернуть свой заряд.

Для литий-ионных аккумуляторов реакция с выделением электричества выглядит так: ионы лития образуются на аноде в батарее. Это атомы лития, каждый из которых потерял по одному электрону. Ионы движутся через жидкий электролит к катоду. А выпущенные электроны направляются по электрической цепи, обеспечивая необходимую нам энергию. Когда аккумулятор включается для зарядки, процесс меняется на противоположный, и ионы собираются вместе с потерянными электронами.

Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов

«Разрастание» соединениями лития может вызвать короткое замыкание и воспламенить аккумулятор.

К сожалению, ОДНАКО, ВЫСОКАЯ РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ, которая делает литий настолько подходящим для изготовления аккумуляторов, имеет и обратную сторону — он имеет тенденцию участвовать в других, нежелательных химических реакциях. Поэтому на аноде постепенно образуется тонкий слой из соединений лития, который мешает протеканию реакций. И так ёмкость аккумулятора уменьшается. Чем интенсивнее он заряжается и разряжается, тем толще становится это покрытие. Иногда он может даже выделять так называемые «дендриты» — представьте себе сталактиты из соединений лития — которые простираются от анода к катоду и, если они достигают его, могут вызвать короткое замыкание и воспламенить аккумулятор.

Каждый цикл зарядки и разрядки сокращает срок службы литий-ионной батареи. А вот модная в последнее время быстрая зарядка трехфазным током значительно ускоряет процесс. Для смартфонов это не большая преграда для производителей, kв любом случае, они хотят заставить пользователей менять свои устройства каждые два-три года.. Но автомобили — это проблема.

Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов

Чтобы убедить потребителей покупать электромобили, производители также должны соблазнить их опциями быстрой зарядки. Но быстрые станции вроде Ionity не подходят для повседневного использования.

СТОИМОСТЬ АККУМУЛЯТОРА ОЧЕРЕДНОЙ ТРЕТЬЕЙ и даже больше, чем вся цена сегодняшнего электромобиля. Чтобы убедить своих клиентов, что они не покупают тикающую бомбу, все производители предоставляют отдельную более длительную гарантию на аккумуляторы. В то же время, чтобы сделать свои автомобили привлекательными для дальних поездок, они полагаются на более быструю зарядку. До недавнего времени самые быстрые зарядные станции работали на 50 киловатт. Но новый Mercedes EQC можно заряжать до 110 кВт, Audi e-tron — и до 150 кВт, как предлагают европейские зарядные станции Ionity, и Tesla готовится поднять планку еще выше.

Эти производители с полуслова признают, что обычная быстрая зарядка разрушает аккумуляторы. Такие станции, как Ionity, больше подходят для экстренных случаев, когда человек проделал долгий путь и у него мало времени. В противном случае разумным подходом будет медленная зарядка аккумулятора дома.

Насколько он заряжен и разряжен, также важен для его продолжительности жизни. Поэтому большинство производителей не рекомендуют заряжать выше 80% и ниже 20%. При таком подходе литий-ионный аккумулятор теряет в среднем около 2 процентов своей емкости в год. Таким образом, он может прослужить 10 лет или примерно до 200 000 км, прежде чем его мощность упадет настолько, что он станет непригодным для использования в автомобиле.

Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов

Наконец, конечно, СРОК СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА зависит от его уникального химического состава. У каждого производителя он разный, и во многих случаях он настолько новый, что даже неизвестно, как он будет стареть со временем. Некоторые производители уже обещают новое поколение аккумуляторов со сроком службы «один миллион миль» (1.6 миллиона километров). Если верить Илону Маску, Tesla работает над одним из них. Китайская компания CATL, поставляющая продукцию BMW и полдюжины других компаний, пообещала, что ее следующая батарея прослужит 16 лет или 2 миллиона километров. General Motors и корейская LG Chem также разрабатывают аналогичный проект. У каждой из этих компаний есть свои технологические решения, которые она хочет опробовать в реальной жизни. GM, например, будет использовать инновационные материалы для предотвращения проникновения влаги в аккумуляторные элементы, что является основной причиной образования накипи лития на катоде. Технология CATL добавляет алюминий к никель-кобальт-марганцевому аноду. Эта не только снижает потребность в кобальте, который в настоящее время является самым дорогим из этого сырья, но также увеличивает срок службы батареи. По крайней мере, так надеются китайские инженеры. Потенциальным клиентам приятно узнать, работает ли идея на практике.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Главная » Статьи » Почему быстрая зарядка — смерть для аккумуляторов

Добавить комментарий