Зашто је брзо пуњење смрт батерија
Желе да промене уље, али и даље имају фаталну ману о којој произвођачи ћуте.
Доба угља се дуго памти. Ера нафте такође се ближи крају. У трећој деценији КСНУМКС века очигледно живимо у ери батерија.
ЊИХОВА УЛОГА УВЕК је била значајна откако је електрична енергија ушла у људски живот. Али сада су три тренда одједном учинила складиштење енергије најважнијом технологијом на планети.
Први тренд је бум мобилних уређаја - паметних телефона, таблета, лаптопа. Некада су нам биле потребне батерије за ствари попут батеријских лампи, мобилних радија и преносивих уређаја - све са релативно ограниченом употребом. Данас свако има бар један лични мобилни уређај, који користи готово стално и без којег му је живот незамислив.
ДРУГИ ТРЕНД је коришћење обновљивих извора енергије и изненадни несклад између пикова производње и потрошње електричне енергије. Некада је било лако: када власници увече упале шпорете и телевизоре, а потрошња нагло порасте, оператери термоелектрана и нуклеарки једноставно морају да повећају снагу. Али са генерисањем сунца и ветра, то је немогуће: врхунац производње најчешће се јавља у време када је потрошња на најнижем нивоу. Дакле, енергија се мора некако складиштити. Опција је такозвано „водонично друштво“, у којем се електрична енергија претвара у водоник, а затим горивом напаја мрежу и електрична возила. Али изузетно висока цена неопходне инфраструктуре и лоша сећања човечанства на водоник (Хинденбург и други) остављају овај концепт у позадини за сада.
Такозване „паметне мреже“ изгледају у умовима маркетиншких одељења: електрични аутомобили добијају вишак енергије при врхунцу производње, а затим је, ако је потребно, могу вратити у мрежу. Међутим, савремене батерије још нису спремне за такав изазов.
ЈОШ ЈЕДАН МОГУЋИ ОДГОВОР на овај проблем обећава трећи тренд: замену мотора са унутрашњим сагоревањем електричним возилима на акумулатор (БЕВ). Један од главних аргумената у корист ових електричних возила је да они могу бити активни учесници у мрежи и узимати вишак како би их вратили по потреби.
Сваки произвођач ЕВ-а, од Тесле до Волксвагена, користи ову идеју у својим ПР материјалима. Међутим, нико од њих не препознаје оно што је инжењерима болно јасно: савремене батерије нису погодне за такав рад.
ЛИТИЈУМ-ЈОНСКА ТЕХНОЛОГИЈА која данас доминира на тржишту и испоручује од ваше фитнес наруквице до најбржег Тесла Модел С-а има многе предности у односу на старије концепте попут оловних киселина или хидридних батерија од никал-метала. Али има и одређених ограничења и, пре свега, тенденцију ка старењу.
Већина људи о батеријама размишља као о некаквој цеви у коју некако „тече“ електрична енергија. У пракси, међутим, батерије не складиште електричну енергију саме. Користе га за покретање одређених хемијских реакција. Тада могу да покрену супротну реакцију и поврате свој набој.
За литијум-јонске батерије реакција са ослобађањем електричне енергије изгледа овако: литијум-јони настају на аноди у батерији. То су атоми литијума, од којих је сваки изгубио по један електрон. Јони се крећу кроз течни електролит до катоде. А ослобођени електрони се каналишу кроз електрични круг, пружајући енергију која нам је потребна. Када се батерија укључи за пуњење, процес је обрнут и јони се сакупљају заједно са изгубљеним електронима.
„Прерастање“ једињења литијума може проузроковати кратки спој и запалити батерију.
Нажалост, МЕЂУТИМ ВИСОКА РЕАКТИВНОСТ која чини литијум тако погодним за прављење батерија има лошу страну - он има тенденцију да учествује у другим, непожељним хемијским реакцијама. Због тога се на аноди постепено формира танак слој литијумових једињења, што омета реакције. И тако се капацитет батерије смањује. Што се интензивније пуни и празни, овај премаз постаје дебљи. Понекад чак може да ослободи такозване „дендрите“ – мислећи на сталактити литијумових једињења – који се протежу од аноде до катоде и, ако дођу до ње, могу изазвати кратак спој и запалити батерију.
Сваки циклус пуњења и пражњења скраћује животни век литијум-јонске батерије. Али недавно модерно брзо пуњење трофазном струјом значајно убрзава процес. За паметне телефоне то није велика препрека за произвођаче, у сваком случају, они желе да натерају кориснике да мењају своје уређаје сваке две до три године.Али аутомобили су проблем.
Да би убедили потрошаче да купују електрична возила, произвођачи их морају примамити и могућностима брзог пуњења. Али брзе станице попут Ионити нису погодне за свакодневну употребу.
ТРОШКОВИ БАТЕРИЈЕ ЈЕ ЈОШ ТРЕЋИНА па чак и више од целокупне цене данашњег електричног аутомобила. Да би убедили своје купце да не купују бомбу која откуцава, сви произвођачи дају посебну, дужу гаранцију на батерије. У исто време, они се ослањају на брже пуњење како би њихови аутомобили били привлачни за путовања на велике удаљености. Најбрже станице за пуњење донедавно су радиле на 50 киловата. Али нови Мерцедес ЕКЦ може да се пуни до 110 кВ, Ауди е-трон до 150 кВ, као што нуде европске станице за пуњење Ионити, а Тесла се спрема да подигне летвицу још више.
Ови произвођачи брзо признају да ће брзо пуњење уништити батерије. Станице попут Ионитија погодније су за хитне случајеве када је особа превалила дуг пут и има мало времена. Иначе, полако пуњење батерије код куће је паметан приступ.
Колико је напуњен и испражњен, такође је важно за његов животни век. Због тога већина произвођача не препоручује пуњење изнад 80% и испод 20%. Овим приступом литијум-јонска батерија годишње у просеку изгуби око 2 процента свог капацитета. Тако може трајати 10 година, или до око 200 000 км, пре него што му снага толико опадне да у аутомобилу постане неупотребљив.
Коначно, наравно, БАТЕРИЈСКИ ЖИВОТ зависи од јединственог хемијског састава. За сваког произвођача је различит, а у многим случајевима је толико нов да се чак не зна ни како ће старити с временом. Неколико произвођача већ обећава нову генерацију батерија са животним веком од "милион миља" (1.6 милиона километара). Према речима Елона Муска, Тесла ради на једном од њих. Кинеска компанија ЦАТЛ, која испоручује производе БМВ -у и још неколико других компанија, обећала је да ће њена следећа батерија трајати 16 година, односно 2 милиона километара. Генерал Моторс и корејски ЛГ Цхем такође развијају сличан пројекат. Свака од ових компанија има своја технолошка решења која желе да испробају у стварном животу. ГМ ће, на пример, користити иновативне материјале за спречавање уласка влаге у батерије, што је главни узрок стварања литијумског каменца на катоди. ЦАТЛ технологија додаје алуминијум аноди од никал-кобалт-мангана. Ово не само да смањује потребу за кобалтом, који је тренутно најскупља од ових сировина, већ и продужава век батерије. Тако се барем надају кинески инжењери. Потенцијални клијенти са задовољством знају да ли идеја функционише у пракси.
