Waarom laden elektrische auto’s langzaam op? Limieten voor lithiumbatterijen uitgelegd

Een van de grootste obstakels voor kopers van elektrische voertuigen (EV) is de laadsnelheid. Niemand wil 40 minuten bij een wegkantstation blijven hangen. Laten we eens nader bekijken waarom het zo lang duurt om elektrische voertuigen op te laden, en wat er wordt gedaan om deze grote hindernis voor de adoptie van elektrische voertuigen te overwinnen.

Hoe lang duurt het voordat een EV is opgeladen?

De exacte tijd die nodig is om een ​​EV-batterij op te laden, hangt af van het oplaadpunt, de resterende lading van de EV en een groot aantal omgevingsfactoren. Bijvoorbeeld een volledig lege Tesla Model 3 met de grootste capaciteit zou acht tot twaalf uur duren thuis op te laden met een krachtige connector. Ondertussen zou een Supercharger-station hetzelfde werk in 25 tot 30 minuten kunnen doen.

Moeten EV’s volledig opgeladen zijn?

Een van de ingebakken gewoontes van chauffeurs als het om brandstof gaat, is het bijvullen tot 100%. Bij benzine is dit logisch, maar batterijen kunnen aanzienlijke schade oplopen als ze qua capaciteit tot het uiterste worden gedreven.

Mogelijk heb je functies gezien op laptops die prioriteit geven aan de gezondheid van de batterij door het maximale opladen te beperken tot 80%. Het is tegenwoordig gebruikelijk dat telefoons de oplaadtarieven zo plannen dat ze pas 100% bereiken als u bijna in de buurt bent om 's ochtends wakker te worden - op die manier besteedt de batterij niet veel tijd aan uit zijn voegen barsten stroom.

Deze voorzorgsmaatregelen hebben te maken met de chemie van de batterij. Zoals wij uitleggen in onze gids voor batterijenwerken ze door lithiumatomen van de ene kant van een batterij naar de andere te verplaatsen. De elektronen kunnen niet meerijden vanwege een barrière tussen de twee batterijhelften. De elektronen nemen dus de schilderachtige route via een elektrisch circuit dat onze apparaten van stroom voorziet. Uiteindelijk herenigen de elektronen zich met hun lang verloren gewaande lithiumvrienden aan de andere kant van de batterij.

Aan weerszijden van de accu zit een medium waar die lithiumionen ondertussen in kunnen rondhangen. Die lithiumatomen zijn van vitaal belang voor de structurele stabiliteit van de media waarin ze verblijven. Als er aan beide uiteinden helemaal geen lithium meer is, krijgen deze structuren een grote klap, waardoor hun vermogen om lithiumionen op te vangen in de toekomst afneemt en uiteindelijk de oplaadcapaciteit wordt aangetast. Een diepe ontlading schaadt de levensduur van de batterij, net als een overbelasting, om dezelfde reden: u ontneemt één kant van de batterij batterij van de lithiumatomen die de media nodig hebben om de structuur te ondersteunen en in de toekomst meer lithium te huisvesten.

Vanwege het effect dat deze extreme batterijladingen hebben op de algehele levensduur, zullen de in EV’s ingebouwde managementsystemen de werkelijke lading aan de lage kant te weinig rapporteren en de lading aan de hoge kant overrapporteren. Dit beschermt gebruikers tegen schade aan de gezondheid van hun batterijen op de lange termijn, omwille van wat meer kracht op dat moment. Dus zelfs als een EV zegt dat hij 100% leeg is, heeft de batterij waarschijnlijk nog steeds een lege buffer die ervoor zorgt dat de levensduur van de batterij op de lange termijn niet wordt aangetast.

Waarom laden elektrische auto’s langzaam op?

Als je een grotendeels lege batterij oplaadt, duurt de eerste 80% in ongeveer een half uur, terwijl de laatste 20% net zo lang duurt. Zoals we hierboven hebben besproken, wordt de algehele levensduur van de batterij beperkt als gevolg van overladen. Oplaadpunten zullen dus de capaciteit gaan verminderen wanneer ze detecteren dat de batterij bijna vol is.

Deze vertraging zorgt er niet alleen voor dat uw EV-batterij op de lange termijn meegaat, maar is ook een veiligheidsmaatregel. Wanneer batterijen heter worden, worden ze meer explosief. Ja, er zijn koellagen doorheen geweven in accupakketten, maar ze gaan maar zo ver om de hitte tegen te gaan die wordt gegenereerd door het opladen.

Hoe kan een EV sneller worden opgeladen?

Op dit moment is de snelste manier om elektrische voertuigen op te laden via gelijkstroomlaadstations van niveau 3. Tesla Superchargers zijn de grote naam in die categorie, maar er zijn andere snelle alternatieven.

Naarmate de batterijtechnologie verbetert, zullen de oplaadtijden waarschijnlijk ook beter worden. Supercondensatoren zijn een veelbelovende vooruitgang, waardoor voertuigen tijdens het stoppen snel een grote lading kunnen ontvangen. Dat hangt uiteraard af van de plaatsing van speciale laadstations langs routes. Condensatoren hebben ook een veel kleinere energiecapaciteit dan een echte batterij, dus we zouden hooguit naar hybride systemen kijken.

Grafeen is een veelbelovend materiaal dat we zijn beginnen te zien in de consumentenelektronica dat gespecialiseerd is in snelladen. Het opschalen naar EV-batterijen zal een naadloze verbetering van de oplaadtijden opleveren zonder dat de infrastructuur hoeft te worden geüpgraded. Hoewel het zal afhangen van het vervangen van batterijen, zou de fundamentele batterijtechnologie niet veel veranderen, afgezien van het vervangen van grafeen als een van de belangrijkste componenten.

Solid-state batterijen zijn een veel dramatischer verandering in de batterijtechnologie. Deze zijn al jaren het doelwit van onderzoek, en hoewel ze nog niet echt doorgebroken zijn op de markt, is de belofte groot. Solid State-batterijen zijn licht en stabiel, wat betekent dat ze sneller kunnen worden opgeladen zonder de gevaren van oververhitting, zoals we zien bij traditionele batterijen met vloeibare elektrolyten.

Hopelijk verklaart dit enkele van de uitdagingen rond de oplaadtijden voor elektrische voertuigen. Het wachten is lastig, maar het zorgt ervoor dat de batterijen langer blijven werken en biedt een vangnet. In de nabije toekomst zullen batterijverbeteringen waarschijnlijk de oplaadtijden van elektrische voertuigen verkorten.

Aanbevelingen van de redactie

• De beste niveau 2 EV-laders voor thuis
• EV versus PHEV versus hybride: wat is het verschil?
• Mercedes EV-oplaadhubs komen tegen het einde van dit decennium naar Noord-Amerika
• De beste EV-laadapps helpen je bij het vinden van het juiste station voor elke elektrische auto
• Zijn elektrische auto’s duurder dan benzineauto’s? Het is gecompliceerd

Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.