Почему электромобили заряжаются медленно? Объяснение ограничений на литиевую батарею

Одним из самых больших препятствий для покупателей электромобилей (EV) является скорость зарядки. Никто не хочет торчать на придорожной станции 40 минут. Давайте подробнее рассмотрим, почему заправка электромобилей занимает так много времени, и что делается для преодоления этого серьезного препятствия на пути внедрения электромобилей.

Сколько времени требуется для зарядки электромобиля?

Точное время, необходимое для зарядки аккумулятора электромобиля, будет зависеть от точки зарядки, оставшегося заряда электромобиля и множества факторов окружающей среды. Например, полностью разряженная Tesla Model 3 с наибольшей мощностью. займет от восьми до 12 часов для зарядки дома с помощью мощного разъема. Между тем, станция Supercharger может выполнить ту же работу за 25–30 минут.

Нужно ли полностью заряжать электромобили?

Одна из привычек водителей, когда дело касается топлива, — доливать до 100%. С бензином это имеет смысл, но батареи могут получить значительный ущерб, когда их емкость достигает предельных значений.

Возможно, вы видели функции на ноутбуки которые уделяют приоритетное внимание здоровью батареи, ограничивая максимальную зарядку на уровне 80%. В настоящее время для телефонов является обычной практикой планировать скорость зарядки, чтобы они достигали 100% только тогда, когда вы почти проснуться утром — так батарея не будет долго трещать по швам власть.

Эти меры предосторожности связаны с химическим составом аккумуляторов. Как мы объясняем в наш путеводитель по батареямОни работают, перемещая атомы лития с одной стороны батареи на другую. Электроны не могут двигаться дальше из-за барьера между двумя половинками батареи. Итак, электроны проходят живописный маршрут через электрическую цепь, питающую наши устройства. В конце концов электроны воссоединяются со своими давно потерянными литиевыми приятелями на другой стороне батареи.

По обе стороны батареи находится среда, в которой в это время могут находиться ионы лития. Эти атомы лития жизненно важны для структурной стабильности среды, в которой они находятся. Когда на обоих концах лития вообще нет, эти структуры сильно страдают, что снижает их способность принимать ионы лития в будущем и в конечном итоге ухудшает зарядную способность. Глубокий разряд сокращает срок службы аккумулятора точно так же, как и чрезмерный заряд, по той же причине: вы лишаете одну сторону заряда. батарею атомов лития, среда должна поддерживать структуру и вмещать больше лития в будущем.

Из-за влияния такого чрезмерного заряда аккумулятора на общий срок службы системы управления, встроенные в электромобили, будут занижать фактический заряд на нижнем уровне и завышать уровень заряда на верхнем уровне. Это защищает пользователей от повреждения долгосрочного состояния их батарей ради немного большей мощности в данный момент. Таким образом, даже если электромобиль говорит, что он заряжен на 100%, в аккумуляторе, скорее всего, все еще есть пустой буфер, который гарантирует, что вы не повредите долгосрочному сроку службы батареи.

Почему электромобили заряжаются медленно?

Если вы заряжаете почти разряженную батарею, первые 80% пройдут примерно за полчаса, а последние 20% займут столько же времени. Как мы обсуждали выше, общий срок службы батареи сокращается из-за перезарядки, поэтому точки зарядки начнут снижать мощность, когда обнаружат, что батарея почти заряжена.

Это замедление не только гарантирует, что аккумулятор вашего электромобиля прослужит долго, но и является мерой безопасности. Когда батареи нагреваются, они становятся более взрывоопасными. Да, в аккумуляторные блоки встроены охлаждающие слои, но они предназначены только для противодействия теплу, выделяемому при зарядке.

Как можно быстрее зарядить электромобиль?

На данный момент самый быстрый способ зарядки электромобилей — это зарядные станции постоянного тока 3-го уровня. Tesla Supercharger — громкое имя в этой категории, но есть и другие высокоскоростные альтернативы.

По мере совершенствования аккумуляторных технологий мы, вероятно, увидим, что время зарядки также сократится. Суперконденсаторы — многообещающее достижение, позволяющее транспортным средствам быстро получать большой заряд во время остановок. Конечно, это зависит от установки специальных зарядных станций вдоль маршрутов. Конденсаторы также имеют гораздо меньшую энергоемкость, чем настоящая батарея, поэтому в лучшем случае мы будем рассматривать гибридные системы.

Графен — многообещающий материал, который мы разрабатываем начинаю видеть в бытовой электронике который специализируется на быстрой зарядке. Масштабирование до аккумуляторов электромобилей обеспечит плавное сокращение времени зарядки без необходимости модернизации инфраструктуры. Хотя это будет зависеть от замены батарей, фундаментальная технология производства батарей не изменится, если не считать замены графена в качестве одного из основных компонентов.

Твердотельные аккумуляторы представляют собой гораздо более радикальный сдвиг в аккумуляторных технологиях. Они были объектом исследований в течение многих лет, и хотя им еще предстоит по-настоящему прорваться на рынок, перспективы велики. Твердотельные батареи легкие и стабильные, а это означает, что они смогут заряжаться быстрее без опасности перегрева, как мы видим среди традиционных батарей с жидким электролитом.

Будем надеяться, что это объясняет некоторые проблемы, связанные со временем зарядки электромобилей. Ожидание неудобно, но оно позволяет батареям работать дольше и обеспечивает безопасность. В ближайшем будущем усовершенствования аккумуляторов, вероятно, сократят время зарядки электромобилей.

Рекомендации редакции

• Лучшие домашние зарядные устройства для электромобилей 2-го уровня
• ЕВ против. PHEV против. гибрид: в чем разница?
• Зарядные станции Mercedes EV появятся в Северной Америке к концу десятилетия
• Лучшие приложения для зарядки электромобилей помогут вам найти подходящую станцию ​​для любого электромобиля
• Электромобили дороже бензиновых автомобилей? Все сложно

Обновите свой образ жизниDigital Trends помогает читателям быть в курсе быстро меняющегося мира технологий благодаря всем последним новостям, забавным обзорам продуктов, содержательным редакционным статьям и уникальным кратким обзорам.