Γιατί τα EV φορτίζουν αργά; Επεξηγούνται τα όρια μπαταρίας λιθίου

Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια για τους αγοραστές ηλεκτρικών οχημάτων (EV) είναι η ταχύτητα φόρτισης. Κανείς δεν θέλει να τριγυρίζει σε έναν οδικό σταθμό για 40 λεπτά. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο γιατί τα EV καθυστερούν να ανανεωθούν και τι γίνεται για να ξεπεραστεί αυτό το σημαντικό εμπόδιο στην υιοθέτηση EV.

Πόσος χρόνος χρειάζεται για να φορτίσει ένα EV;

Ο ακριβής χρόνος που χρειάζεται για τη φόρτιση μιας μπαταρίας EV θα εξαρτηθεί από το σημείο φόρτισης, τη φόρτιση που απομένει να γεμίσει το EV και από μυριάδες περιβαλλοντικούς παράγοντες. Για παράδειγμα, ένα πλήρως εξαντλημένο Tesla Model 3 με τη μεγαλύτερη χωρητικότητα θα χρειαζόταν οκτώ έως 12 ώρες για φόρτιση στο σπίτι με βύσμα υψηλής ισχύος. Εν τω μεταξύ, ένας σταθμός Supercharger θα μπορούσε να κάνει την ίδια δουλειά σε 25 έως 30 λεπτά.

Τα EV πρέπει να φορτίζονται πλήρως;

Μία από τις συνήθειες που είναι ριζωμένες στους οδηγούς όσον αφορά τα καύσιμα είναι να ξεπερνούν το 100%. Με τη βενζίνη, αυτό είναι λογικό, αλλά οι μπαταρίες μπορεί να υποστούν σημαντική ζημιά όταν ωθούνται σε αυτά τα άκρα σε χωρητικότητα.

Μπορεί να έχετε δει χαρακτηριστικά φορητούς υπολογιστές που δίνουν προτεραιότητα στην υγεία της μπαταρίας περιορίζοντας τη μέγιστη φόρτιση στο 80%. Είναι κοινή πρακτική πλέον τα τηλέφωνα να προγραμματίζουν ρυθμούς φόρτισης, ώστε να φτάνουν στο 100% μόνο όταν είστε περίπου για να ξυπνήσετε το πρωί — με αυτόν τον τρόπο, η μπαταρία δεν ξοδεύει πολύ χρόνο να σκάσει με εξουσία.

Αυτές οι προφυλάξεις έχουν να κάνουν με τη χημεία της μπαταρίας. Όπως εξηγούμε στο ο οδηγός μας για τις μπαταρίες, λειτουργούν μετακινώντας άτομα λιθίου από τη μια πλευρά μιας μπαταρίας στην άλλη. Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να έρθουν μαζί για τη βόλτα λόγω ενός φραγμού μεταξύ των δύο μισών της μπαταρίας. Έτσι, τα ηλεκτρόνια ακολουθούν τη γραφική διαδρομή μέσω ενός ηλεκτρικού κυκλώματος που τροφοδοτεί τις συσκευές μας. Τελικά, τα ηλεκτρόνια επανενώνονται με τους φίλους λιθίου που έχουν χαθεί από καιρό στην άλλη πλευρά της μπαταρίας.

Και στις δύο πλευρές της μπαταρίας υπάρχει ένα μέσο όπου αυτά τα ιόντα λιθίου μπορούν να κρέμονται στο μεταξύ. Αυτά τα άτομα λιθίου είναι ζωτικής σημασίας για τη δομική σταθερότητα των μέσων στα οποία παραμένουν. Όταν δεν υπάρχει καθόλου λίθιο σε κανένα άκρο, αυτές οι δομές δέχονται μεγάλο χτύπημα, γεγονός που μειώνει την ικανότητά τους να φιλοξενούν ιόντα λιθίου στο μέλλον και τελικά βλάπτει την ικανότητα φόρτισης. Μια βαθιά εκφόρτιση βλάπτει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας ακριβώς όπως μια υπερφόρτιση για τον ίδιο λόγο: Στερείτε από τη μία πλευρά του μπαταρία των ατόμων λιθίου που χρειάζονται τα μέσα για να στηρίξουν τη δομή και να φιλοξενήσουν περισσότερο λίθιο στο μέλλον.

Λόγω της επίδρασης που έχουν αυτές οι ακραίες φορτίσεις της μπαταρίας στη συνολική διάρκεια ζωής, τα συστήματα διαχείρισης που είναι ενσωματωμένα στα EV θα αναφέρουν λιγότερο την πραγματική φόρτιση στο χαμηλό τέλος και την υπερβολική φόρτιση στο υψηλό τέλος. Αυτό προστατεύει τους χρήστες από το να βλάψουν τη μακροπρόθεσμη υγεία των μπαταριών τους για χάρη της λίγης περισσότερης ισχύος στη στιγμή. Έτσι, ακόμα κι αν ένα EV λέει ότι είναι στο 100%, η μπαταρία πιθανότατα εξακολουθεί να έχει κάποιο άδειο buffer που διασφαλίζει ότι δεν βλάπτετε τη μακροπρόθεσμη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Γιατί τα EV φορτίζουν αργά;

Εάν φορτίζετε μια κυρίως εξαντλημένη μπαταρία, το πρώτο 80% περνάει σε περίπου μισή ώρα, ενώ το τελευταίο 20% διαρκεί εξίσου. Όπως συζητήσαμε παραπάνω, η συνολική διάρκεια ζωής της μπαταρίας μειώνεται λόγω υπερφόρτισης, επομένως τα σημεία φόρτισης θα αρχίσουν να μειώνουν την έξοδο όταν ανιχνεύσουν ότι η μπαταρία είναι σχεδόν γεμάτη.

Εκτός από τη διασφάλιση της διατήρησης της μπαταρίας του EV για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτή η επιβράδυνση είναι επίσης ένα μέτρο ασφαλείας. Όταν οι μπαταρίες ζεσταίνονται, εκρήγνυνται περισσότερο. Ναι, τα πακέτα μπαταριών έχουν στρώματα ψύξης υφασμένα παντού, αλλά θα φτάσουν τόσο μακριά για να εξουδετερώσουν τη θερμότητα που παράγεται από τη φόρτιση.

Πώς μπορεί ένα EV να φορτιστεί πιο γρήγορα;

Αυτήν τη στιγμή, ο ταχύτερος τρόπος φόρτισης των EV είναι στους σταθμούς φόρτισης συνεχούς ρεύματος επιπέδου 3. Οι Tesla Superchargers είναι το μεγάλο όνομα αυτής της κατηγορίας, αλλά υπάρχουν και άλλες εναλλακτικές λύσεις υψηλής ταχύτητας.

Καθώς η τεχνολογία της μπαταρίας βελτιώνεται, είναι πιθανό να δούμε και τους χρόνους φόρτισης να βελτιώνονται. Οι υπερπυκνωτές είναι μια πολλά υποσχόμενη εξέλιξη, επιτρέποντας στα οχήματα να λαμβάνουν μεγάλη φόρτιση γρήγορα ενώ κάνουν στάσεις. Φυσικά, αυτό εξαρτάται από την εγκατάσταση αποκλειστικών σταθμών φόρτισης κατά μήκος των διαδρομών. Οι πυκνωτές έχουν επίσης πολύ μικρότερη ενεργειακή χωρητικότητα από μια σωστή μπαταρία, επομένως, το πολύ, θα εξετάζαμε υβριδικά συστήματα.

Το γραφένιο είναι ένα πολλά υποσχόμενο υλικό που είμαστε αρχίζουν να βλέπουμε στα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης που ειδικεύεται στη γρήγορη φόρτιση. Η κλιμάκωση μέχρι τις μπαταρίες EV θα προσφέρει απρόσκοπτη βελτίωση στους χρόνους φόρτισης χωρίς να χρειάζεται αναβάθμιση της υποδομής. Αν και θα εξαρτηθεί από αντικαταστάσεις μπαταριών, η βασική τεχνολογία μπαταριών δεν θα άλλαζε πολλά πέρα ​​από την εναλλαγή στο γραφένιο ως ένα από τα κύρια συστατικά.

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι μια πολύ πιο δραματική αλλαγή στην τεχνολογία των μπαταριών. Αυτά αποτελούν στόχο έρευνας εδώ και χρόνια, και παρόλο που δεν έχουν ακόμη εισχωρήσει πραγματικά στην αγορά, η υπόσχεση είναι μεγάλη. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι ελαφριές και σταθερές, που σημαίνει ότι θα μπορούσαν να δεχτούν ταχύτερη φόρτιση χωρίς τους κινδύνους υπερθέρμανσης, όπως βλέπουμε στις παραδοσιακές μπαταρίες με υγρούς ηλεκτρολύτες.

Ας ελπίσουμε ότι αυτό εξηγεί ορισμένες από τις προκλήσεις σχετικά με τους χρόνους φόρτισης για EV. Η αναμονή είναι άβολη, αλλά διατηρεί τις μπαταρίες να λειτουργούν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και παρέχει ένα δίχτυ ασφαλείας. Στο εγγύς μέλλον, οι βελτιώσεις της μπαταρίας είναι πιθανό να μειώσουν τους χρόνους φόρτισης των EV.

Συστάσεις των συντακτών

• Οι καλύτεροι οικιακούς φορτιστές EV επιπέδου 2
• EV vs. PHEV vs. υβριδικό: Ποια είναι η διαφορά;
• Οι κόμβοι φόρτισης Mercedes EV έρχονται στη Βόρεια Αμερική μέχρι το τέλος της δεκαετίας
• Οι καλύτερες εφαρμογές φόρτισης EV σάς βοηθούν να βρείτε τον κατάλληλο σταθμό για οποιοδήποτε ηλεκτρικό αυτοκίνητο
• Τα EV είναι πιο ακριβά από τα αυτοκίνητα με φυσικό αέριο; Είναι περίπλοκο

Αναβαθμίστε τον τρόπο ζωής σαςΤο Digital Trends βοηθά τους αναγνώστες να παρακολουθούν τον γρήγορο κόσμο της τεχνολογίας με όλα τα τελευταία νέα, διασκεδαστικές κριτικές προϊόντων, διορατικά editorial και μοναδικές κρυφές ματιές.