Por que os VEs carregam lentamente? Limites da bateria de lítio explicados

Uma das maiores barreiras para os compradores de veículos elétricos (EV) é a velocidade de carregamento. Ninguém quer ficar em uma estação à beira da estrada por 40 minutos. Vamos analisar mais de perto a razão pela qual os VE demoram tanto para serem recarregados e o que está a ser feito para superar este grande obstáculo à adoção de VE.

Quanto tempo leva para um VE carregar?

O tempo exato que leva para carregar uma bateria de EV dependerá do ponto de carregamento, da carga restante para preencher o EV e de uma infinidade de fatores ambientais. Por exemplo, um Tesla Model 3 totalmente esgotado com a maior capacidade levaria de oito a 12 horas para carregar em casa com um conector de alta potência. Enquanto isso, uma estação Supercharger poderia fazer o mesmo trabalho em 25 a 30 minutos.

Os EVs precisam estar totalmente carregados?

Um dos hábitos arraigados nos motoristas quando o assunto é combustível é completar até 100%. Com a gasolina, isso faz sentido, mas as baterias podem sofrer danos significativos quando são levadas a esses extremos de capacidade.

Você pode ter visto recursos em notebooks que priorizam a saúde da bateria, limitando o carregamento máximo a 80%. É uma prática comum agora que os telefones programem taxas de cobrança para que só atinjam 100% quando você estiver prestes a chegar. acordar de manhã - assim, a bateria não gasta muito tempo estourando com poder.

Essas precauções têm a ver com a química da bateria. Como explicamos em nosso guia para baterias, eles funcionam movendo átomos de lítio de um lado para outro da bateria. Os elétrons não podem acompanhar o passeio devido a uma barreira entre as duas metades da bateria. Assim, os elétrons percorrem o caminho panorâmico através de um circuito elétrico que alimenta nossos dispositivos. Eventualmente, os elétrons se reúnem com seus companheiros de lítio há muito perdidos, do outro lado da bateria.

Em ambos os lados da bateria há um meio onde os íons de lítio podem ficar pendurados enquanto isso. Esses átomos de lítio são vitais para a estabilidade estrutural dos meios em que permanecem. Quando não há lítio em nenhuma das extremidades, essas estruturas sofrem um grande impacto, o que reduz a sua capacidade de acomodar iões de lítio no futuro e, em última análise, prejudica a capacidade de carga. Uma descarga profunda prejudica a vida útil da bateria, assim como uma sobrecarga, pelo mesmo motivo: você está privando um lado da bateria. bateria de átomos de lítio que os médiuns precisam para sustentar a estrutura e acomodar mais lítio no futuro.

Devido ao efeito que estas cargas extremas da bateria têm na vida útil geral, os sistemas de gestão incorporados nos VEs subestimarão a carga real no limite inferior e reportarão em excesso a carga no limite superior. Isso protege os usuários de danificar a saúde de suas baterias a longo prazo, em troca de um pouco mais de energia no momento. Portanto, mesmo que um EV diga que está 100%, a bateria provavelmente ainda tem algum buffer vazio que garante que você não prejudicará a vida útil da bateria a longo prazo.

Por que os VEs carregam lentamente?

Se você estiver carregando uma bateria quase descarregada, os primeiros 80% passam em cerca de meia hora, enquanto os últimos 20% demoram o mesmo tempo. Como discutimos acima, a vida útil geral da bateria é prejudicada devido à sobrecarga, portanto, os pontos de carregamento começarão a reduzir a produção quando detectarem que a bateria está quase cheia.

Além de garantir que a bateria do seu EV continue funcionando por muito tempo, essa desaceleração também é uma medida de segurança. Quando as baterias ficam mais quentes, elas explodem mais. Sim, as baterias têm camadas de resfriamento tecidas nelas, mas elas só vão até certo ponto para neutralizar o calor gerado pelo carregamento.

Como um VE pode ser carregado mais rapidamente?

Neste momento, a forma mais rápida de carregar VEs é em estações de carregamento de corrente contínua de nível 3. Os Superchargers Tesla são o grande nome nessa categoria, mas existem outras alternativas de alta velocidade.

À medida que a tecnologia da bateria melhora, é provável que os tempos de carregamento também melhorem. Os supercapacitores são um avanço promissor, permitindo que os veículos recebam uma grande carga rapidamente enquanto fazem paradas. É claro que isso depende da instalação de estações de carregamento dedicadas ao longo das rotas. Os capacitores também têm uma capacidade de energia muito menor do que uma bateria adequada, então, no máximo, estaríamos olhando para sistemas híbridos.

O grafeno é um material promissor que estamos começando a ver em eletrônicos de consumo especializada em carregamento rápido. Ampliar isso para baterias EV proporcionará uma melhoria contínua nos tempos de carregamento, sem a necessidade de atualizar a infraestrutura. Embora dependa de substituições de baterias, a tecnologia fundamental da bateria não mudaria muito além da troca pelo grafeno como um dos componentes principais.

As baterias de estado sólido representam uma mudança muito mais dramática na tecnologia das baterias. Eles têm sido alvo de pesquisas há anos e, embora ainda não tenham realmente chegado ao mercado, a promessa é grande. As baterias de estado sólido são leves e estáveis, o que significa que seriam capazes de aceitar uma carga mais rápida sem os perigos de superaquecimento, como vemos nas baterias tradicionais com eletrólitos líquidos.

Esperançosamente, isso explica alguns dos desafios relacionados aos tempos de carregamento dos VEs. A espera é inconveniente, mas mantém as baterias funcionando por mais tempo e proporciona uma rede de segurança. Num futuro próximo, as melhorias nas baterias provavelmente reduzirão os tempos de carregamento dos VE.

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