Почему заряжается до 80 процентов, а не до 100? Что все это значит? [ОБЪЯСНЯЕМ]

Производители часто рекламируют электромобили, говоря, что время зарядки составляет «до 80% аккумулятора». Почему именно до 80 процентов, а не до 60, 90 или 100 процентов? Почему выполняется быстрая зарядка до 80 процентов, когда, с точки зрения пользователя, лучший аккумулятор — это полностью заряженный аккумулятор? Давайте рассмотрим тему и объясним ее шаг за шагом.

Оглавление

• Аккумуляторы для электромобилей — почему до 80 процентов? [на станции быстрой зарядки]
  • Что означают проценты заряда на дисплее? *)
  • При чем тут зарядка до 80%?
  • Поток электронов, или два слова о зарядке

Чтобы понять, почему мы заряжаемся до 80 процентов, нам нужно начать с сборки аккумулятора. Ячейка является основным строительным блоком аккумуляторов электромобилей. Ссылка может быть действовать как батарея, это имеет место, например, в случае батарей для часов или устройств, питающихся от батареи с одним пальцем. Однако автомобильные аккумуляторы состоят из набора ячеек, от нескольких десятков до нескольких тысяч, в зависимости от выбора производителя.

Вверху слева: одна аккумуляторная батарея. Ячейки объединены в модули по технологическим и конструктивным причинам (вверху справа), а модули состоят из всей батареи (внизу).

Почему автомобильные аккумуляторы строятся из набора ячеек? Что ж, каждая ячейка способна генерировать какое-то напряжение, разность потенциалов между электродами. Для пальца это 1,5 вольта. Для элементов, используемых в автомобилях, это обычно 4 вольта (хотя Tesla использует цилиндрические элементы — см. Почему Tesla выбирает цилиндрические элементы, когда другие производители предпочитают более плоские элементы?).

Załóżmy teraz, że producent samochodu potrzebuje baterii dającej napięcie 400 woltów (400 V). Musi zatem skorzystać ze 100 połączonych ogniw, z których każde daje napięcie 4 woltów (4 V).

Понятно? Если так, то первый шаг уже позади. Второе — понять, что на самом деле означает «батарея 80%», а третье — добраться до сердца.

Что означают проценты заряда на дисплее? ^*)

Итак, у нас есть аккумулятор в машине, который полностью заряжен и выдает напряжение 400 вольт. Что произойдет, когда мы начнем его использовать? Ну по мере разряда АКБ напряжение на элементах АКБ начинает падать. Это может быть, например, следующее:

• 400 В = автомобиль отображает 100% заряда батареи,
• 380 В = автомобиль отображает 80% заряда батареи,
• 350 В = автомобиль отображает 50% заряда батареи,
• 320 В = автомобиль показывает 20% заряда батареи и начинает предупреждать водителя о необходимости подзарядки,
• 300 В = автомобиль показывает 0% заряда батареи и значительно снижает возможности вождения.

Мы можем видеть, что даже при «разряженной батарее» напряжение на электродах все еще составляет 300 вольт, так что на электродвигателе оно должно быть достаточно хорошим. Так почему же машина отказывается продолжать [быстрое] движение? На карту поставлена ​​клеточная химия. Ну примерно 2,5 вольта на элемент / 250 вольт для нашего аккумулятора — это предел^**)ниже которого происходит необратимое повреждение клеток. Поэтому электроника автомобиля допускает работу в диапазоне 300-400 вольт.

*) wywód dotyczy zarówno samochodów elektrycznych, jak też laptopów czy smartfonów, ale tam, oczywiście, napięcia będą inne

**) для разных ячеек и электромобилей значения напряжения могут быть разными:

> Общая емкость аккумулятора и полезная емкость аккумулятора — о чем это? [МЫ ОТВЕТИМ]

При чем тут зарядка до 80%?

У него есть — и его много. Допустим, мы зарядили аккумулятор на 80 процентов, то есть напряжение на его электродах составляет 380 вольт. Помните, что речь идет о напряжении при разряде (работе) аккумулятора.

В процессе зарядки это выглядит немного иначе: зарядная станция подбирает напряжение так, чтобы оно не превышало 4,1-4,2 вольта на электродах ячейки. Для нашей батареи на сотню ячеек это будет 410-420 вольт. Напряжение выше 4,3 В на элемент может привести к взрыву элементов.

Давайте двигаться дальше: Чтобы не повредить элементы, литий-ионные аккумуляторы заряжаются в режиме постоянный ток -> постоянное напряжение [постоянный ток -> постоянное напряжение]. Таким образом, вначале ток, измеряемый в амперах, является постоянным, а напряжение увеличивается до вышеупомянутых 4,1–4,2 вольта на элемент.

Na poziomie 80 procent naładowania baterii w ogniwach zostało już niewiele wolnych jonów litu, które mogłyby się jeszcze związać z elektronami (= natężenie prądu), czyli zgromadzić w baterii ładunek. Te 80 procent jest wartością graniczną.

Если поток ионов мал, внутреннее сопротивление ячейки увеличивается. По мере увеличения сопротивления ячейки она начинает нагреваться. А когда клетка начинает нагреваться, появляются процессы, приводящие к деградации клетки., включая повышенный риск роста дендритов лития, что может привести к короткому замыканию между электродами и повреждению элемента.

Между электродами батареи прорастают дендриты лития. Если электроды соединить с таким дендритом, либо произойдет короткое замыкание и мост будет разрушен, либо мост замкнет цепь, и связь будет пригодна для выбрасывания.

Поэтому с 80 процентов заряженных станция перестает изменять напряжение (оно остается на уровне 4,1-4,2 вольта для каждой из ячеек), и начинает снижать ток, то есть количество электронов, идущих к элементам батареи.

Пониженный ток означает более медленную зарядку. Эффект? До 80 процентов батареи заряжается очень быстро, od tego progu spowalnia, a powyżej 90 procent zwolni znacząco. Wszystko po to, żeby nie uszkodzić ogniw baterii.

Вот почему производители называют время зарядки до 80 процентов, а оставшиеся 20 процентов могут занять в два раза больше времени.

Поток электронов, или два слова о зарядке

Как заряжается аккумулятор? Наиболее ярко, когда мы подаем напряжение на электроды литий-ионной батареи (для ее зарядки), положительно заряженные — то есть без валентного электрона — ионы лития проходят через электролит от положительного электрода (сделанного из никель-кобальт-марганца, NCM) к отрицательному, чаще всего из пористого графита.

На отрицательном электроде осаждается металл (литий) и захватывает электрон. Пока электронам некуда деться, металл остается на электроде. Когда токоприемник входит в цепь, металл отдает электрон, и ион лития возвращается к родительскому электроду.

Вы также можете узнать больше о процессах деградации клеток здесь:

> Зарядка электромобилей за 10 минут. и более продолжительное время автономной работы благодаря… нагреву. У Теслы это было два года, ученые выяснили это сейчас

Warto poczytać także: Вот почему автопроизводители не рекламируют, сколько времени нужно, чтобы полностью зарядить электромобиль

Это может вас заинтересовать: