Prečo sa elektromobily nabíjajú pomaly? Vysvetlenie limitov lítiovej batérie

Jednou z najväčších prekážok pre kupujúcich elektrických vozidiel (EV) je rýchlosť nabíjania. Nikomu sa nechce 40 minút trčať okolo cestnej stanice. Pozrime sa bližšie na to, prečo dobíjanie elektromobilov trvá tak dlho a čo sa robí na prekonanie tejto veľkej prekážky prijatia elektromobilov.

Ako dlho trvá nabitie EV?

Presný čas potrebný na nabitie batérie EV bude závisieť od bodu nabíjania, zostávajúceho nabitia EV a množstva faktorov prostredia. Napríklad plne vybitá Tesla Model 3 s najväčšou kapacitou bude trvať osem až 12 hodín na nabíjanie doma pomocou vysokovýkonného konektora. Medzitým by stanica Supercharger mohla urobiť rovnakú prácu za 25 až 30 minút.

Je potrebné EV plne nabiť?

Jedným zo zvykov zakorenených u vodičov, čo sa týka paliva, je tankovanie až na 100 %. V prípade benzínu to dáva zmysel, ale batérie sa môžu výrazne poškodiť, keď sa dostanú do týchto extrémov kapacity.

Možno ste videli funkcie na notebooky ktoré uprednostňujú zdravie batérie obmedzením maximálneho nabíjania na 80 %. Teraz je bežnou praxou, že telefóny plánujú sadzby nabíjania tak, aby dosiahli 100 % len vtedy, keď aby ste sa ráno zobudili – batéria tak nestrávi veľa času praskaním vo švíkoch moc.

Tieto opatrenia súvisia s chémiou batérie. Ako vysvetľujeme v náš sprievodca batériamifungujú tak, že presúvajú atómy lítia z jednej strany batérie na druhú. Elektróny nemôžu prísť na cestu kvôli bariére medzi dvoma polovicami batérie. Elektróny teda prechádzajú scénickou cestou cez elektrický obvod, ktorý napája naše zariadenia. Nakoniec sa elektróny opäť spoja so svojimi dlho stratenými lítiovými kamarátmi na druhej strane batérie.

Na oboch stranách batérie je médium, kde sa tieto lítiové ióny môžu medzitým zdržiavať. Tieto atómy lítia sú životne dôležité pre štrukturálnu stabilitu médií, v ktorých zostávajú. Keď na oboch koncoch nie je vôbec žiadne lítium, tieto štruktúry dostanú veľký zásah, čo zníži ich schopnosť prispôsobiť sa lítiovým iónom v budúcnosti a v konečnom dôsledku poškodí kapacitu nabíjania. Hlboké vybitie poškodzuje životnosť batérie rovnako ako nadmerné nabitie z rovnakého dôvodu: pripravujete o jednu stranu batérie batérie lítiových atómov, ktoré médiá potrebujú na podoprenie štruktúry a v budúcnosti pojmú viac lítia.

Kvôli vplyvu, ktorý majú tieto extrémne nabitia batérie na celkovú životnosť, riadiace systémy zabudované do elektromobilov budú uvádzať nižšie skutočné nabitie pri nízkej úrovni a nadmerné nabíjanie pri najvyššej úrovni. To chráni používateľov pred poškodením dlhodobého zdravia ich batérií, aby mali momentálne o niečo viac energie. Takže aj keď EV hovorí, že je na 100 %, batéria má pravdepodobne stále prázdnu vyrovnávaciu pamäť, ktorá zaisťuje, že nezhoršíte dlhodobú výdrž batérie.

Prečo sa elektromobily nabíjajú pomaly?

Ak nabíjate väčšinou vybitú batériu, prvých 80 % prejde približne za pol hodiny, zatiaľ čo posledných 20 % trvá rovnako dlho. Ako sme diskutovali vyššie, celková životnosť batérie je obmedzená v dôsledku prebíjania, takže nabíjacie body začnú znižovať výkon, keď zistia, že batéria je takmer plná.

Okrem zaistenia toho, že vaša batéria EV vydrží na dlhú trať, je toto spomalenie aj bezpečnostným opatrením. Keď sa batérie zohrejú, viac explodujú. Áno, batérie majú vo vnútri votkané chladiace vrstvy, ale pôjdu len tak ďaleko, aby pôsobili proti teplu generovanému nabíjaním.

Ako sa dá EV nabíjať rýchlejšie?

Momentálne je najrýchlejší spôsob nabíjania elektromobilov na úrovni 3 nabíjacích staníc na jednosmerný prúd. Supernabíjačky Tesla sú veľkým menom v tejto kategórii, ale existujú aj iné vysokorýchlostné alternatívy.

So zdokonaľovaním technológie batérií sa pravdepodobne zlepšia aj časy nabíjania. Superkondenzátory sú sľubným pokrokom, ktorý umožňuje vozidlám rýchlo nabiť veľké množstvo pri zastavovaní. Samozrejme, závisí to od vyhradených nabíjacích staníc inštalovaných pozdĺž trás. Kondenzátory majú tiež oveľa menšiu energetickú kapacitu ako správna batéria, takže nanajvýš by sme sa pozreli na hybridné systémy.

Grafén je pre nás sľubný materiál v spotrebnej elektronike ktorá sa špecializuje na rýchle nabíjanie. Škálovanie až na batérie EV poskytne bezproblémové zlepšenie doby nabíjania bez potreby modernizácie infraštruktúry. Aj keď to bude závisieť od výmeny batérií, základná technológia batérií by sa nezmenila oveľa viac ako výmena grafénu ako jednej z hlavných komponentov.

Pevné batérie predstavujú oveľa dramatickejší posun v technológii batérií. Tie sú už roky cieľom výskumu, a hoci ešte neprerazili na trh, sľub je skvelý. Pevné batérie sú ľahké a stabilné, čo znamená, že by boli schopné akceptovať rýchlejšie nabíjanie bez nebezpečenstva prehriatia, ako to vidíme u tradičných batérií s tekutými elektrolytmi.

Dúfajme, že to vysvetľuje niektoré problémy týkajúce sa doby nabíjania pre EV. Čakanie je nepohodlné, ale udržiava batérie v prevádzke dlhšie a poskytuje bezpečnostnú sieť. V blízkej budúcnosti vylepšenia batérie pravdepodobne skrátia časy nabíjania EV.

Odporúčania redaktorov

• Najlepšie domáce EV nabíjačky úrovne 2
• EV vs. PHEV vs. hybrid: Aký je rozdiel?
• Nabíjacie uzly Mercedes EV prichádzajú do Severnej Ameriky do konca desaťročia
• Najlepšie aplikácie na nabíjanie EV vám pomôžu nájsť tú správnu stanicu pre akékoľvek elektrické auto
• Sú elektromobily drahšie ako autá na benzín? Je to komplikované

Zlepšite svoj životný štýlDigitálne trendy pomáhajú čitateľom mať prehľad o rýchlo sa rozvíjajúcom svete technológií so všetkými najnovšími správami, zábavnými recenziami produktov, užitočnými úvodníkmi a jedinečnými ukážkami.