Zakaj se električna vozila polnijo počasi? Pojasnjene omejitve litijeve baterije

Ena največjih ovir za kupce električnih vozil (EV) je hitrost polnjenja. Nihče noče 40 minut viseti okoli obcestne postaje. Oglejmo si podrobneje, zakaj polnjenje električnih vozil traja tako dolgo in kaj je storjeno za premagovanje te velike ovire za uvedbo električnih vozil.

Koliko časa traja, da se EV napolni?

Natančen čas, potreben za polnjenje baterije EV, bo odvisen od polnilne točke, količine napolnjenosti, ki je ostala na EV, in neštetih okoljskih dejavnikov. Na primer, popolnoma izčrpan Tesla Model 3 z največjo zmogljivostjo bi trajalo osem do 12 ur za polnjenje doma z visoko zmogljivim priključkom. Medtem bi lahko postaja Supercharger isto delo opravila v 25 do 30 minutah.

Ali je treba električna vozila popolnoma napolniti?

Ena od navad voznikov, ki so zakoreninjene pri porabi goriva, je dolivanje do 100 %. Pri bencinu je to smiselno, toda baterije lahko povzročijo znatno škodo, če jih potisnete do teh ekstremnih zmogljivosti.

Morda ste videli funkcije na prenosniki ki dajejo prednost zdravju baterije z omejitvijo največjega polnjenja na 80 %. Zdaj je običajna praksa, da telefoni načrtujejo stopnje polnjenja, tako da dosežejo 100 % le, ko ste tik pred da se zjutraj zbudite – tako baterija ne bo dolgo pokala po šivih moč.

Ti previdnostni ukrepi so povezani s kemijo baterije. Kot pojasnjujemo v naš vodnik po baterijah, delujejo tako, da premikajo litijeve atome z ene strani baterije na drugo. Elektroni ne morejo priti zraven za vožnjo zaradi pregrade med dvema polovicama baterije. Torej, elektroni gredo po slikoviti poti skozi električni krog, ki napaja naše naprave. Sčasoma se elektroni ponovno združijo s svojimi dolgo izgubljenimi litijevimi prijatelji na drugi strani baterije.

Na obeh straneh baterije je medij, kjer lahko medtem ostanejo ti litijevi ioni. Ti litijevi atomi so ključnega pomena za strukturno stabilnost medijev, v katerih se zadržujejo. Ko na obeh koncih sploh ni litija, te strukture močno prizadenejo, kar zmanjša njihovo zmožnost sprejemanja litijevih ionov v prihodnosti in nazadnje zmanjša zmogljivost polnjenja. Globoka izpraznjenost zmanjša življenjsko dobo baterije tako kot prenapolnjenost iz istega razloga: prikrajšate eno stran baterija litijevih atomov, ki jih potrebujejo mediji, da podpirajo strukturo in sprejmejo več litija v prihodnosti.

Zaradi učinka, ki ga imajo te ekstremne napolnjenosti baterije na celotno življenjsko dobo, bodo sistemi za upravljanje, vgrajeni v električna vozila, poročali o prenizki dejanski napolnjenosti na nizki ravni in previsoki napolnjenosti na visoki ravni. To ščiti uporabnike pred dolgoročnim poslabšanjem zdravja njihovih baterij zaradi malo več moči v tem trenutku. Tudi če EV pravi, da je na 100 %, ima baterija verjetno še nekaj praznega medpomnilnika, ki zagotavlja, da ne poškodujete dolgoročne življenjske dobe baterije.

Zakaj se električna vozila polnijo počasi?

Če polnite večinoma izpraznjeno baterijo, prvih 80 % traja približno pol ure, zadnjih 20 % pa prav toliko. Kot smo razpravljali zgoraj, je splošna življenjska doba baterije zmanjšana zaradi prekomernega polnjenja, zato bodo polnilne točke začele zmanjševati moč, ko zaznajo, da je baterija skoraj polna.

Ta upočasnitev je poleg zagotavljanja, da baterija vašega EV deluje na dolge razdalje, tudi varnostni ukrep. Ko se baterije segrejejo, bolj eksplodirajo. Da, baterijski sklopi imajo povsod vtkane hladilne plasti, vendar bodo šli tako daleč, da bodo preprečili toploto, ki nastane pri polnjenju.

Kako hitreje napolniti EV?

Trenutno je najhitrejši način za polnjenje električnih vozil na polnilnih postajah za enosmerni tok stopnje 3. Tesla Superchargerji so veliko ime v tej kategoriji, vendar obstajajo tudi druge možnosti za visoke hitrosti.

Ko se tehnologija baterij izboljšuje, bomo verjetno videli, da se bodo časi polnjenja izboljšali. Superkondenzatorji so obetaven napredek, saj omogočajo vozilom, da med postanki hitro prejmejo velik naboj. Seveda je to odvisno od namenskih polnilnih postaj, nameščenih ob poteh. Kondenzatorji imajo tudi veliko manjšo energijsko kapaciteto kot prava baterija, zato bi kvečjemu gledali hibridne sisteme.

Grafen je obetaven material v potrošniški elektroniki ki je specializirano za hitro polnjenje. Prilagoditev do baterij EV bo zagotovila brezhibno izboljšanje časa polnjenja, ne da bi bilo treba nadgraditi infrastrukturo. Čeprav bo odvisno od zamenjave baterij, se temeljna baterijska tehnologija ne bi veliko spremenila razen zamenjave grafena kot ene od glavnih komponent.

Polprevodniške baterije so veliko bolj dramatičen premik v baterijski tehnologiji. Ti so že leta tarča raziskav in čeprav se še niso zares prebili na trg, so obljube velike. Polprevodniške baterije so lahke in stabilne, kar pomeni, da bi lahko sprejele hitrejše polnjenje brez nevarnosti pregrevanja, kot jo vidimo pri tradicionalnih baterijah s tekočimi elektroliti.

Upajmo, da to pojasnjuje nekatere izzive v zvezi s časom polnjenja električnih vozil. Čakanje je neprijetno, vendar dlje ohranja delovanje baterij in zagotavlja varnostno mrežo. V bližnji prihodnosti bodo izboljšave baterije verjetno skrajšale čase polnjenja električnih vozil.

Priporočila urednikov

• Najboljši domači polnilniki za električna vozila 2. stopnje
• EV vs. PHEV vs. hibrid: Kakšna je razlika?
• Polnilna vozlišča Mercedes EV bodo v Severno Ameriko prišla do konca desetletja
• Najboljše aplikacije za polnjenje električnih vozil vam pomagajo najti pravo postajo za vsak električni avtomobil
• So električna vozila dražja od avtomobilov na plin? Zapleteno je

Nadgradite svoj življenjski slogDigitalni trendi bralcem pomagajo slediti hitremu svetu tehnologije z vsemi najnovejšimi novicami, zabavnimi ocenami izdelkov, pronicljivimi uvodniki in enkratnimi vpogledi v vsebine.