Proč se elektromobily nabíjejí pomalu? Vysvětlení limitů lithiové baterie

Jednou z největších překážek pro kupce elektrických vozidel (EV) je rychlost nabíjení. Nikdo se nechce 40 minut trmácet kolem nádraží. Podívejme se blíže na to, proč dobíjení elektromobilů trvá tak dlouho a co se dělá pro překonání této hlavní překážky při přijímání elektromobilů.

Jak dlouho trvá nabití EV?

Přesný čas potřebný k nabití baterie EV bude záviset na nabíjecím bodě, zbývajícím nabití elektromobilu a na mnoha faktorech prostředí. Například plně vyčerpaná Tesla Model 3 s největší kapacitou bude trvat osm až 12 hodin pro nabíjení doma pomocí vysoce výkonného konektoru. Mezitím by stanice Supercharger zvládla stejnou práci za 25 až 30 minut.

Musí být elektromobily plně nabité?

Jedním ze zvyků zakořeněných v řidičích, pokud jde o palivo, je doplňování paliva až na 100 %. U benzínu to dává smysl, ale baterie se mohou výrazně poškodit, když jsou zatlačeny do těchto extrémů kapacity.

Možná jste viděli funkce na notebooky které upřednostňují zdraví baterie omezením maximálního nabití na 80 %. Nyní je běžnou praxí, že telefony plánují sazby nabíjení tak, aby dosáhly 100 % pouze tehdy, když se ráno probudit – baterie tak netráví mnoho času praskáním ve švech Napájení.

Tato opatření mají co do činění s chemií baterie. Jak vysvětlujeme v náš průvodce bateriemifungují tak, že přesouvají atomy lithia z jedné strany baterie na druhou. Elektrony nemohou přijet na cestu kvůli bariéře mezi dvěma polovinami baterie. Elektrony tedy procházejí scénickou cestou přes elektrický obvod, který napájí naše zařízení. Nakonec se elektrony znovu spojí se svými dlouho ztracenými lithiovými kamarády na druhé straně baterie.

Na obou stranách baterie je médium, kde se tyto ionty lithia mohou mezitím viset. Tyto atomy lithia jsou životně důležité pro strukturální stabilitu médií, ve kterých zůstávají. Když na obou koncích není vůbec žádné lithium, tyto struktury dostanou velký zásah, což sníží jejich schopnost pojmout lithiové ionty v budoucnu a nakonec poškodí kapacitu nabíjení. Hluboké vybití poškozuje životnost baterie stejně jako přebití ze stejného důvodu: připravujete o jednu stranu baterie baterie atomů lithia, která média potřebují k podpoře struktury a uložení více lithia v budoucnu.

Kvůli vlivu těchto extrémních nabití baterie na celkovou životnost budou řídicí systémy zabudované v EV hlásit skutečné nabití na nízké úrovni podhodnocené a nadhodnocené na nejvyšší úrovni. To chrání uživatele před poškozením dlouhodobého zdraví jejich baterií, aby měli v tuto chvíli trochu více energie. Takže i když EV říká, že je na 100 %, baterie má pravděpodobně stále prázdnou vyrovnávací paměť, která zajišťuje, že nezhoršíte dlouhodobou životnost baterie.

Proč se elektromobily nabíjejí pomalu?

Pokud nabíjíte většinou vybitou baterii, prvních 80 % uplyne přibližně za půl hodiny, zatímco posledních 20 % trvá stejně dlouho. Jak jsme diskutovali výše, celková životnost baterie je kvůli přebíjení omezená, takže nabíjecí body začnou snižovat výkon, když zjistí, že je baterie téměř plná.

Kromě zajištění toho, že baterie vašeho elektromobilu vydrží na dlouhou trať, je toto zpomalení také bezpečnostním opatřením. Když se baterie zahřejí, více explodují. Ano, baterie mají vetkané chladicí vrstvy, ale půjdou jen tak daleko, aby působily proti teplu generovanému nabíjením.

Jak lze EV nabíjet rychleji?

Právě teď je nejrychlejší způsob nabíjení elektromobilů na stejnosměrných nabíjecích stanicích úrovně 3. Tesla Superchargery jsou velké jméno v této kategorii, ale existují i ​​​​jiné vysokorychlostní alternativy.

Jak se technologie baterií zlepšuje, pravděpodobně se také zlepší doba nabíjení. Superkondenzátory jsou slibným pokrokem, který umožňuje vozidlům rychle nabíjet velké náboje při zastávkách. Samozřejmě to závisí na vyhrazených nabíjecích stanicích instalovaných podél tras. Kondenzátory mají také mnohem menší energetickou kapacitu než správná baterie, takže nanejvýš bychom se dívali na hybridní systémy.

Grafen je pro nás slibný materiál začíná být vidět ve spotřební elektronice která se specializuje na rychlé nabíjení. Škálování až na baterie EV poskytne bezproblémové zlepšení doby nabíjení bez nutnosti upgradovat infrastrukturu. I když to bude záviset na výměně baterií, základní technologie baterií by se kromě výměny v grafenu jako jedné z hlavních součástí příliš nezměnila.

Polovodičové baterie představují mnohem dramatičtější posun v technologii baterií. Ty byly cílem výzkumu po celá léta, a přestože se na trh teprve prosadily, slib je skvělý. Pevné baterie jsou lehké a stabilní, což znamená, že by byly schopny přijmout rychlejší nabíjení bez nebezpečí přehřátí, jaké vidíme u tradičních baterií s tekutými elektrolyty.

Doufejme, že to vysvětluje některé problémy týkající se doby nabíjení pro EV. Čekání je nepohodlné, ale udržuje baterie v provozu déle a poskytuje záchrannou síť. V blízké budoucnosti je pravděpodobné, že vylepšení baterií zkrátí doby nabíjení EV.

Doporučení redakce

• Nejlepší domácí nabíječky EV úrovně 2
• EV vs. PHEV vs. hybrid: Jaký je rozdíl?
• Nabíjecí uzly Mercedes EV přicházejí do Severní Ameriky do konce desetiletí
• Nejlepší aplikace pro nabíjení elektromobilů vám pomohou najít tu správnou stanici pro jakýkoli elektromobil
• Jsou elektromobily dražší než auta na benzín? Je to komplikované

Upgradujte svůj životní stylDigitální trendy pomáhají čtenářům mít přehled o rychle se měnícím světě technologií se všemi nejnovějšími zprávami, zábavnými recenzemi produktů, zasvěcenými úvodníky a jedinečnými náhledy.