電気自動車の充電は10分で完了します。 そして…加熱のおかげでバッテリー寿命が長くなります。 テスラはXNUMX年間それを持っていましたが、今では科学者がそれを考え出しました

最新のリチウムイオン電池は、充電速度と電池の劣化の間で合理的な妥協ができるため、室温で最高のパフォーマンスを発揮すると考えられています。 ただし、充電前に加熱すると充電電力が増加し、バッテリーの消費に大きな影響を与えないことがわかりました。

目次

• 科学研究を活用したテスラのギア
  • リチウムイオン電池の最大の問題は、トラップされたリチウムです。 SEIまたはグラファイトのいずれかです。 さらにリチウムが少ない=容量が少ない
  • 短時間の高温 = より多くの電力で安全に充電
  • 結果？ すぐに利用可能: 200 ～ 500 kW の充電と 20 ～ 50 年のバッテリー寿命

2017年、テスラは自社車両にバッテリー予熱機構を追加した。 低温で。 これにより、冬の飛行距離が長くなり、霜が降りるときの充電が速くなると考えられていました。 ただし、加熱と冷却自体は大したことではなく、多くのメーカーが積極的に冷却/加熱するセルやバンドルされたバッテリー パックを使用しています。

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鍵が判明した セルを損傷することなく充電プロセスをスピードアップするような方法で加熱します。。 アップデート後、充電器のダウンタイムを減らすために温度をどの程度にすべきかが判明したようです。 スーパーチャージャーに接続する前にバッテリーをウォームアップする機能 (予熱、2019 年には最終的には外出先でバッテリーをウォームアップ) は、3 年 2019 月のスーパーチャージャー vXNUMX のプレミア公開以来、ソフトウェアに恒久的に組み込まれています。

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ペンシルバニア州立大学電気化学モーターセンターの科学者たちは、テスラが正しかったことを証明した。 それはつまり、 電気自動車は10分で充電できる z 数百キロワット i バッテリー容量の劣化を心配する必要はありません セルを加熱する温度が正確に選択されるまで、数十年かかります。

しかし、最初から始めましょう:

リチウムイオン電池の最大の問題は、トラップされたリチウムです。 SEIまたはグラファイトのいずれかです。 さらにリチウムが少ない=容量が少ない

それは信じられている リチウムイオンセルの最適な動作温度は室温です。 したがって、アクティブなバッテリー冷却メカニズムにより、セルが過熱しすぎないようにすることができます (結局のところ、常に公称 20 ℃を維持できるわけではありません)。

室温では、パッシベーション層の成長を抑えることができます。これは、電極に蓄積してリチウムイオンを結合する電解質の固化した部分です。 SEI - グラファイト電極におけるリチウムイオンの閉じ込め。 温度の上昇は、両方のプロセスが加速されることを意味します。 これは、初期テスト後に確認できます。

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電気化学エンジンセンターの科学者は、次のことを検証しました。 電気自動車で使用されるリチウムイオン電池は、50°C で約 6 回の充電しか持続しません。 (つまり、セルの容量の 6 倍、たとえば 0,2 kWh のセルは 1,2 kW の電源によって充電されます)。

比較のために、同じリンクを示します。

• 彼らは簡単に到達した 2℃で500回充電 (40 kWh のバッテリーを搭載した車の場合は 40 kW、80 kWh のバッテリーを搭載した車の場合は 80 kW など)、
• それらはすでに続いている 200C でわずか 4 回の充電.

同時に、「耐える」とは本来の出力の 20% が失われることを意味します。自動車業界ではこの用語がそのように理解されているからです。

リチウムイオン電池の研究者たちは、電解質の組成を変更したり、電極を異なる材料でコーティングしてリチウムイオンの捕捉を防ぐことで、この問題を解決しようと長年努力してきました。 なぜなら、バッテリーの容量を決めるのはバッテリー内を移動するリチウムイオンだからです。

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まったく予想外なことに、この問題ははるかに簡単に解決できることが判明しました。 リチウムイオンのトラップの問題を大幅に軽減するには、セルを加熱するだけで十分です。 残念ながら、いずれにしても温度が高くなるとセル容量が減少しました。電極内のリチウムのカプセル化が制限されている場合、不動態化層 (SEI) の成長問題は解決されませんでした。

棒ではなく棒で。

より高い温度 短時間 = より多くの電力で安全に充電

しかし、前述の研究センターの科学者たちはなんとか妥協点を見つけることができました。 彼らは彼を呼んだ 非対称温度変調方式。 セルを 30 秒間摂氏 48 度まで加熱し、その後 10 分間充電して、最終的にシステムを稼働させ、温度を下げます。

なぜ充電に10分しかかからないのですか？ 6 C では、バッテリーをその容量の 80 パーセントまで充電するには十分な時間です。 6 C は電源を意味します。

• 日産リーフII用240kW
• ヒュンダイ コナ電気 400 kWh 用 64 kW、
• テスラ モデル 480 では 3 kW。

0 ～ 80% で充電する場合、この高電力を実現するには、充電器に 10 分間のアイドル時間が必要です。 ただし、バッテリーの放電率が低い場合 (10 パーセント、15 パーセントなど)、 エネルギー補充プロセスにかかる時間は 10 分もかかりません!

バッテリー冷却機構は、不動態化層の形成速度を制限するために、バッテリーの温度が 50 度 (研究者らによると 53 度) を超えないようにするだけで済みます。 同時に、充電時間が短いため、成長期間が短縮されます。

結果？ すぐに利用可能: 200 ～ 500 kW の充電と 20 ～ 50 年のバッテリー寿命

科学者たちは、このように処理された NMC622 セルが 1 C の電力で 700 回の充電に耐え、最大 6% の容量を失うことを証明できました。 20回の充電はそれほど印象的ではありませんが、年間1 km走行し、バッテリーの容量が700 kWhの場合、これは 23年間の運用実績を活かして.

さらに、電気自動車のバッテリーと航続距離は拡大しており、ポーランド人の通常の年間走行距離は 20 ～ 80 キロメートル未満です。これは、約 30 ～ 50 年でバッテリー容量が XNUMX% に低下することを意味します。

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Warto poczytać: リチウムイオン電池の超高速充電のための非対称温度変調

冒頭の写真：セルの温度に応じた電極の電気メッキ（リチウムコーティング） (c) 電気化学エンジンの中心

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