전기차 충전 10분. 가열 덕분에 배터리 수명이 길어졌습니다. Tesla는 XNUMX년 동안 그것을 가지고 있었고, 이제 과학자들은 그것을 생각해 냈습니다.
내용
최신 리튬 이온 셀은 충전 속도와 셀 성능 저하 사이에서 합리적인 절충안을 허용하므로 실온에서 가장 잘 작동하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 충전하기 전에 가열하면 충전 전력이 증가하고 배터리 소모에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.
차례
- 과학적 연구를 통한 Tesla 메커니즘
- 리튬 이온 전지의 가장 큰 문제는 갇힌 리튬입니다. SEI 또는 흑연 중 하나입니다. 그리고 더 적은 리튬 = 더 적은 용량
- 짧은 시간 동안 높은 온도 = 훨씬 더 많은 전력으로 안전한 충전
- 결과? 손끝에서 사용 가능: 200~500kW 충전 및 20~50년의 배터리 수명
2017년 Tesla는 차량에 배터리 예열 메커니즘을 추가했습니다. 낮은 온도에서. 이는 겨울에 비행 거리를 늘리고 서리가 내리는 동안 충전 속도를 높일 것으로 추정되었습니다. 그러나 가열 및 냉각 자체는 많은 제조업체가 적극적으로 냉각/가열하는 셀 또는 전체 배터리 팩을 사용하는 경우에는 그다지 큰 문제가 되지 않았습니다.
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열쇠가 나왔다 셀을 손상시키지 않고 충전 프로세스 속도를 높이는 방식으로 가열합니다.. 업데이트 후에는 충전기의 가동 중지 시간을 줄이기 위해 온도가 어느 정도인지 명확해진 것 같습니다. 슈퍼차저에 연결하기 전에 배터리를 예열하는 기능(예열, 최종적으로 2019년: 이동 중 배터리 예열)은 3년 2019월 Supercharger vXNUMX 출시 이후 소프트웨어에 영구적으로 포함되었습니다.
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펜실베니아 주립대학교 전기화학적 추진 센터의 과학자들은 Tesla가 옳았다는 것을 방금 입증했습니다. 그것이 의미하는 바는 10분만에 전기차 충전 z 수백 킬로와트의 전력 i 배터리 용량 저하 걱정하지 마세요 수십 년 동안 셀이 가열되는 온도는 정확하게 선택됩니다.
그러나 처음부터 시작합시다.
리튬 이온 전지의 가장 큰 문제는 갇힌 리튬입니다. SEI 또는 흑연 중 하나입니다. 그리고 더 적은 리튬 = 더 적은 용량
일반적으로 허용됩니다 리튬 이온 셀의 최적 작동 온도는 실온입니다.. 따라서 능동형 배터리 냉각 메커니즘은 셀이 너무 과열되지 않도록 보장합니다(결국 공칭 섭씨 20도를 유지하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다).
실내 온도를 사용하면 전극에 축적되고 리튬 이온을 결합하는 전해질의 응고된 부분인 패시베이션 층의 성장을 억제할 수 있습니다. SEI - 흑연 전극에 리튬 이온을 감금합니다. 온도의 증가는 두 프로세스가 모두 가속화됨을 의미합니다. 초기 테스트 후에 이것을 볼 수 있습니다.
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전기화학추진센터의 과학자들은 다음과 같은 사실을 확인했습니다. 전기 자동차에 사용되는 리튬 이온 전지는 50°C에서 약 6회 충전만 지속됩니다. (즉, 셀 용량의 6배, 예를 들어 0,2kWh 셀은 1,2kW 소스로 충전됩니다.)
비교를 위해 동일한 링크:
- 그들은 쉽게 도착했다 2C에서 500회 충전 (40kWh 배터리가 장착된 자동차는 40kW, 80kWh 배터리가 장착된 자동차는 80kW 등),
- 그 일은 이미 진행 중이었어 200C에서는 4회만 충전됩니다..
그러나 "견딜 수 있다"는 말은 원래 출력의 20% 손실을 의미합니다. 자동차 업계에서는 이 용어를 그렇게 이해하기 때문입니다.
리튬이온전지 연구자들은 전해질의 조성을 바꾸거나 리튬이온이 포획되는 것을 방지하는 다양한 물질로 전극을 코팅함으로써 이 문제를 해결하기 위해 수년 동안 노력해 왔다. 배터리 용량을 담당하는 것은 배터리에서 움직이는 리튬 이온이기 때문입니다.
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예상치 못하게 문제가 훨씬 간단하게 해결될 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 셀을 가열하는 것만으로도 리튬 이온 포획 문제를 크게 줄일 수 있습니다. 불행하게도 온도가 높아짐에 따라 셀 용량이 감소했습니다. 전극의 리튬 캡슐화가 제한되면 SEI(패시베이션 층 성장) 문제가 해결되지 않았습니다.
막대기가 아니라 막대기로요.
더 높은 온도 짧은 시간 = 훨씬 더 많은 전력으로 안전하게 충전
그러나 언급된 연구 센터의 과학자들은 중간 지점을 찾았습니다. 그들은 그에게 전화했다 비대칭 온도 변조 방식. 그들은 셀을 30초 동안 섭씨 48도까지 가열한 다음 10분 동안 충전하여 마침내 시스템이 작동하고 온도가 떨어지도록 합니다.
충전하는데 왜 10분밖에 걸리지 않나요? 음, 6C의 전력으로 이번에는 배터리 용량의 80%까지 충전하기에 충분합니다. 6C는 전력 공급을 의미합니다.
- 닛산 리프 II의 경우 240kW
- 현대 코나 일렉트릭 400kWh의 경우 64kW,
- Tesla Model 480의 경우 3kW입니다.
0%에서 80%까지 충전할 때 이 높은 전력을 사용하려면 10분의 충전기 가동 중지 시간이 필요합니다. 다만, 배터리 소모율이 낮은 경우(10%, 15%,...) 에너지 보충 과정은 10분도 채 걸리지 않습니다.!
배터리 냉각 메커니즘은 패시베이션 층이 생성되는 속도를 제한하기 위해 배터리 온도가 50도(연구원에 따르면 섭씨 53도) 이상으로 올라가지 않도록 보장하기만 하면 됩니다. 동시에 짧은 충전 시간으로 인해 성장 기간을 단축할 수 있습니다.
결과? 손끝에서 사용 가능: 200~500kW 충전 및 20~50년의 배터리 수명
과학자들은 이러한 방식으로 처리된 NMC622 셀이 1C의 출력과 최대 700%의 용량 손실로 6회 충전을 견딜 수 있음을 증명할 수 있었습니다. 20회 충전은 그다지 인상적이지는 않지만, 우리가 1년에 700km를 주행하고 배터리 용량이 XNUMXkWh라면 이것은 그 결과는 23년간의 운영으로 이어집니다..
전기 자동차의 배터리와 범위가 증가하고 있으며 폴란드인은 일반적으로 연간 20~80km 미만을 주행합니다. 이는 배터리 용량이 약 30~50년 내에 XNUMX%로 감소해야 함을 의미합니다.
> 여기! 실제 주행거리가 600km인 최초의 전기차는 Tesla Model S Long Range입니다.
Warto poczytać: 리튬 이온 배터리의 초고속 충전을 위한 비대칭 온도 조절
오프닝 사진 : 셀 온도에 따른 전극의 전기도금(리튬 코팅) (c) 전기화학 엔진의 중심
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