Какие аккумуляторы используются в электромобилях: Типы батарей в электромобилях — electro-car.by

Тяговые аккумуляторы, использование в электромобилях

Каждый потенциальный владелец электрокара, а также люди, интересующиеся новейшими тенденциями в отрасли автомобилестроения и, в частности, автомобилями с электродвигателями, наверняка задаются вопросом о том, что представляют собой аккумуляторные батареи для электромобилей. О том, какими они бывают, а также в чем состоят особенности данного конструктивного элемента транспортного средства с электромотором, пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

Оглавление

1. Что такое тяговые батареи для электромобилей
2. Виды аккумуляторов для электромобилей
   • Литий-ионные
   • Литий-полимерные
   • Металл-воздушные
   • Литий-железо-фосфатные
   • Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные
3. Сроки зарядки батарей, зарядные устройства
4. Срок службы и замена АКБ. Цены
5. Ведущие производители аккумуляторов
6. Как утилизируют батареи
7. Заключение

Что такое тяговые батареи для электромобилей

Тяговой аккумулятор – это особая разновидность аккумуляторных батарей, которые представляют собой блок секций, последовательно соединенных друг с дружкой. Каждая отдельная секция с функциональной точки зрения является полноценным отдельным аккумулятором, работающим в связке с остальными

В отличие от классических АКБ корпус тяговых изготовлен из новейших материалов, состав которых соответствует сфере применения конкретной модели изделия. Обычно производители используют для этих целей стекло, керамику либо эбонит, то есть материалы, демонстрирующие повышенную устойчивость к негативным воздействиям окружающей среды и к кислоте.

Важно

Напряжение каждой секции тягового аккумулятора составляет 2В, наиболее широкое распространение получили шестисекционные аккумуляторные батареи для электромобиля 12 V.

На современном рынке представлены 2 разновидности тяговых аккумулятором для электромоторов:

• Свинцово-кислотные. Функции электролита в них берет на себя специальный раствор серной кислоты, пластины же делают из свинца, именно в нем находится активная масса.
• Гелевые. Такие батареи относятся к категории необслуживаемых, электролит в них густой, чаще всего его роль играет селикагель – надежное вещество, характеризующееся отличными эксплуатационными характеристиками.

Кроме того, сегодня можно купить тяговой аккумулятор с никеле-железными пластинами. В таких моделях электролит представлен растворами щелочей, которые вступают в реакцию с упомянутыми металлами.

Также существуют «экзотические» варианты – АКБ с кадмий-никелевыми пластинами и редко встречающиеся, тем не менее, заслуживающие упоминания батареи, в конструкции которых присутствует серебро и цинк. Однако такие разновидности не получили большой популярности в виду дороговизны при том, что особой долговечностью они похвастаться не могут.

Виды аккумуляторов для электромобилей

На большинстве современных электрокаров устанавливается одна из существующих разновидностей АКБ – литий-ионная, дитий-серная, алюминий-ионная или металл-воздушная, но последняя используется реже всего. Поговорим детальнее о каждом из видов.

На большинстве современных электрокаров устанавливается одна из существующих разновидностей АКБ – литий-ионная, дитий-серная, алюминий-ионная или металл-воздушная, но последняя используется реже всего. Поговорим детальнее о каждом из видов.

Литий-ионные

Самое широкое распространение на момент написания данного материала получили литий-ионные аккумуляторы для электромобилей, неоспоримыми плюсами которых являются:

•  Высокое напряжение и плотность энергии.
•  Минимальный уровень саморазряда (не более 6 процентов в месяц и около 20 процентов в год).
•  Отсутствие т.н. «эффекта памяти», вызывающего необходимость несколько раз полностью разряжать аккумулятор, чтобы потом полностью его зарядить.
•  Продолжительный срок службы (около 10 лет или тысяча циклов).

Есть у данной разновидности АКБ и определенные недостатки, это их высокая цена, которая, соответственно, повышает и стоимость авто, а также неустойчивость перед избыточным зарядом. Еще один минус – способность выполнять свои функции только в небольшом температурном диапазоне, варьирующемся в пределах -20 — +50 градусов. 

При выходе за указанные температурные пределы эксплуатационные характеристики заметно ухудшаются – аккумулятор работает нестабильно, снижается его емкость. Еще одна серьезная проблема, решения которой специалисты не нашли до сих пор – высокая взрывоопасность таких устройств в случае малейшего механического повреждения.

Литий-полимерные

Это многослойные АКБ, в основе работы которых лежит химическая реакция между серой и литием.

Емкость таких моделей вдвое выше, чем аналогичных по размеру литий-ионных, а вот расходы на производство заметно ниже. Еще один плюс – широкий диапазон температур, но есть и минус – небольшой ресурс: устройства способны выдержать не более 60 циклов, поэтому в серийных авто их пока не используют.

Металл-воздушные

Основными достоинствами таких АКБ можно назвать следующее:

•  Продолжительный срок службы.
•  Небольшой вес, который позволяет уменьшить массу транспортного средства.
•  Невысокая цена.
•  Простой процесс утилизации по сравнению с другими разновидностями. 

Что касается недостатков, то это значительное снижение производительности при минусовых температурах, а также необходимость в дополнительной установке системы фильтрации, которая также потребляет мощность батареи. 

К тому же если на пластинах образуется пленка из пероксида лития, аккумулятор выйдет из строя, а это может случиться в любой момент. Ну и, пожалуй, ключевой недостаток, обуславливающий низкий спрос на такие приборы – это небольшое количество циклов, варьирующееся в пределах 50-60.

Литий-железо-фосфатные

Этот тип АКБ для электромобиля изобрели в 2003 году, с тех пор они получили огромную популярность и даже считаются одними из лучших на рынке. Функции катода выполняет литий-фосфат железа, а анод изготавливают из углерода. Если сравнивать LFP с другими АКБ, они выделяются стабильностью работы и целым рядом других преимуществ, в частности:

•  Безопасностью эксплуатации.
•  Атоксичностью, упрощающей процесс утилизации.
•  Устойчивостью к перезарядке.
•  Неподверженностью разрушению при перегреве.
•  Способностью выдерживать критический зарядный ток.
•  Устойчивостью перед продолжительным воздействием высокого напряжения.
•  Длительностью эксплуатации (не менее 2 тыс. рабочих циклов!).
•  Морозоустойчивостью.
•  Минимальным саморазрядом.
•  Отсутствием «эффекта памяти».
•  Возможностью быстрой зарядки.
•  Устойчивостью перед эффектом старения.

Есть у таких моделей и минусы, это невысокое номинальное напряжение, которое варьируется в пределах 3-3,3В, боязнь влаги и небольшая энергоемкость.

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные

Роль катода в таких устройствах выполняет сочетание нескольких химических элементов – марганца, кобальта и никеля. Преимуществом систем является возможность их оптимизации под требуемую мощность или емкость. Если добавить в анод кремний, максимальная емкость достигнет 4 тыс. мАч, но важно помнить, что это снизит нагрузочные характеристики, а также сократит срок службы прибора. Отсюда минус – неустойчивость АКБ перед механическими повреждениями. 

Каждое из веществ, используемых в составе таких моделей, обладает определенными недостатками, к примеру, никель характеризуется высокой энергоемкостью, но при этом он нестабилен, а марганец как раз и отличается минимальной емкостью. Но используясь в совокупности, составные элементы нивелируют минусы друг друга и позволяют в полной мене использовать существующие преимущества.

Сроки зарядки батарей, зарядные устройства

Время зарядки АКБ электрокаров зависит от того, каким способом она осуществляется. На данный момент есть четыре способа зарядки:

1.  От бытовых электросетей напряжением в 220 В. Это наиболее популярный и доступный метод, которым, если верить статистике, пользуется не менее 90 процентов автовладельцев.  
2.  Зарядка посредством переменного тока с использованием кабеля, который входит в комплект поставки ТС.
3.  Быстрым током – на специальных зарядных станциях. 
4.  От одно- или трехфазной сети автозаправочных станций с применением специализированного разъема провода. 

Поговорим о времени зарядки детальнее. Так, если заряжать от обычной сети, например, Tesla Model S, емкость батареи которой составляет 70 кВ/ч, для достижения показателей в 80-100% придется потратить не менее 15 часов.

На специальных заправочных станциях время зарядки сокращается до 5 часов, а если авто эксплуатируется на протяжении 2-3 лет, то вполне достаточно будет и трех часов, правда, разрядится аккумулятор намного быстрее. При использовании быстрой зарядки «Теслу» можно подзарядить за 40 минут.

Срок службы и замена АКБ. Цены

Стоимость АКБ для электрокаров достаточно высокая. По итогам 2020 года, цена 1 кВт/ч составляла 150 долларов, это значит, что новая батарея для Tesla, состоящая из 16 блоков, стоит 16 тыс. дол. Аккумуляторы для Nissan Leaf дешевле, их можно купить по цене от 4-5 тыс. дол.

Средняя продолжительность эксплуатации одного элемента питания – 8-10 лет, но это только на словах, на практике же никто не знает, сколько прослужит аккумулятор, так как электрокары появились на рынке и на дорогах совсем недавно.

Производители устройств дают на них гарантию от 5 до 8 лет, и если АКБ выйдет из строя раньше указанного времени, можно рассчитывать на ее бесплатную замену. Важно помнить также о том, что емкость подавляющего большинства батарей в процессе эксплуатации снижается, и через пару лет езды запас хода составит не более 80 процентов от номинального значения. 

Ведущие производители аккумуляторов

Все без исключения аккумуляторные батареи выпускаются в азиатских странах. Соответствующие производства есть в КНР, в Японии и Южной Корее. Ведущими производителями являются Panasonic, Samsung SDI, AESC Automotive Energy Supply Corp., BYD, CATL.

Лидирующие позиции на профильном рынке занимает CATL. В виду того, что машины, работающие от электромоторов, стремительно набирают популярность, упомянутые выше компании наращивают производства и открывают новые заводы на территории Соединенных Штатов и многих европейских государств.

Как утилизируют батареи

В отслуживших свое батареях присутствует повышенное содержание вредных веществ, способных оказать негативное воздействие на экологию, поэтому их ни в коем случае нельзя выбрасывать как обыкновенные отходы. Как правило, производители таких приборов принимают вышедшие из строя АКБ и сами их утилизируют. Считается, что выгоднее всего использовать старые аккумуляторы для систем автономного энергоснабжения небольших жилых объектов.

Кроме того, батареи применяют в качестве накопителей энергии солнца, а затем питают от них домашние электроприборы. Над разработкой подобных решений, фактически дающих отработанным устройствам вторую жизнь, трудятся специалисты компании Tesla.

Заключение

Стремительный рост популярности электромобилей диктует высокий спрос и на источники питания для них. Это, в свою очередь, побуждает производителей искать новые, более эффективные решения и создавать технологии, которые позволят АКБ для электрокаров работать дольше, не неся при этом никакого вреда окружающей среде.

Аккумуляторы для электротранспорта

Поиск запроса «аккумуляторы для электромобилей» по информационным материалам и форуму

Как выбрать аккумулятор для детского электромобиля, мотоцикла или квадроцикла

В заметке подробно рассматривается вопрос, как подобрать аккумулятор для замены в детском электромобиле, мотоцикле или квадроцикле. Если вы уже точно знаете, какие аккумуляторы нужны, как их установить и как правильно с ними обращаться, переходите на страницу каталога Аккумуляторы для детских электромобилей.

Если удобно сделать покупку у нас в офисе, захватите с собой старый аккумулятор: при его сдаче мы предоставим скидку 5 %. Заодно сможете проверить их совпадение по размерам и клеммам.

Какие аккумуляторы используются в детских машинах

В детских авто используются стационарные аккумуляторные батареи (АКБ), как в источниках бесперебойного питания. Иногда покупатели спрашивают «тяговые» – это недоразумение, они не производятся в размерах, пригодных для детских машинок. Производители комплектуют детский транспорт именно стационарными аккумуляторами.

Технология изготовления

Еще один частый и ошибочный запрос: «нужен только гелевый». Свинцово-кислотные аккумуляторы изготавливаются по двум технологиям: AGM и GEL. Различие в том, что по-разному обездвижен электролит внутри батареи. И те, и другие могут быть применены в детских электромобилях, но используются, практически, только AGM аккумуляторы. Гелевые — отличаются более высокой стоимостью и действительно дают некоторые преимущества при циклическом использовании, но реальный срок использования аккумуляторных батарей определяется не технологией изготовления, а, скорее, качеством обслуживания.

Срок службы

Не ориентируйтесь на срок службы, указанный в годах! Производители указывают его для буферного режима работы, а в детских автомобилях АКБ используются в циклическом режиме. Аккумулятор может выдержать до 200 циклов полного заряда-разряда. При этом аккумуляторные батареи, поставляемые вместе с игрушкой, как правило, служат меньше. Их ресурс «подъеден» длительным хранением перед продажей (хотя бы на время транспортировки из Китая). Именно на количество циклов разряда-заряда надо обращать внимание. При правильном обслуживании срок службы можно увеличить. О том, как это сделать, будет рассказано ниже.

Когда менять аккумулятор в детском электромобиле и на какой

Приходит время, и способность аккумулятора накапливать и отдавать энергию подходит к концу. Как только вы заметите, что после долгого заряда АКБ (10-12 часов) мотоцикл или электромобиль ездит совсем мало или вообще не трогается с места – это верный признак, что пора замены пришла.

Как выбрать аккумуляторную батарею для замены

Часто при поиске в интернете по наименованию штатной батареи поисковики выводят только китайские сайты, так как эти аккумуляторы не завозятся в Россию. Но это не проблема, так как по габаритам и характеристикам легко вычислить аналог из имеющихся в продаже.

Алгоритм подбора аналога аккумулятора для детской машины

1. Демонтируйте аккумулятор.
2. На корпусе найдите наименование, напряжение, емкость и скопируйте их:
   • наименование производителя и модель аккумулятора
     — на фото: DELTA HR 6-12
   • напряжение
     — измеряется в Вольтах
     — английское обозначение «V»
     — на фото: 6V
   • емкость
     — измеряется в Ампер*часах
     — английское обозначение «Ah»
     — на фото: 12Ah

3. Измерьте аккумулятор и запишите размеры в миллиметрах: длину, ширину и высоту. Высоту нужно измерять без учета высоты клемм, если они выступают над крышкой. Если в аккумуляторном отсеке с установленными батареями есть свободное место, замерьте и размеры отсека. Не исключено, в электромобильчик можно будет установить более емкий аккумулятор, а он всегда больше по размерам. В этом случае ребенок сможет дольше кататься. Но учтите, что при увеличении емкости, иногда имеет смысл заменить и зарядное устройство на более мощное.
4. Как промежуточный информационный этап, разумно провести поиск аккумуляторной батареи в интернете по производителю и наименованию модели. Если найти такую же в российских интернет-магазинах не удастся, переключайтесь к следующему пункту. Если же такая есть в продаже, Вы получите представление об уровне цен на этот товар. Все равно советуем проверить аналоги других производителей.
5. • Если выбирать у нас на сайте, можно переключиться в раздел Аккумуляторы для детских электромобилей. Там выбор максимально облегчен. В числе прочего, на этой странице организован поиск по производителю и модели детского транспорта. Или
   • Переключитесь в раздел Аккумуляторные батареи и задайте поиск по напряжению и габаритам. Далее остается только выбрать подходящий по стоимости и характеристикам.

Если в электромобильчике более одного аккумулятора

Некоторые производители электромобилей используют батарейный блоки на 24 или 36 В. Это значит, что в пластиковом футляре установлено два или три 12-тивольтовых аккумулятора, соединенных последовательно. В этом случае разберите такой футляр и используйте для поиска размеры именно батарей, а не общего футляра. Более того, иногда дополнительной упаковкой бывает «замаскирован» и один аккумулятор на 12 В. Пример:

Аккумулятор в футляре	Аккумулятор без футляра	Новый аккумулятор

Менять батареи нужно все одновременно. Даже если одна еще подает «признаки жизни», она уже была в эксплуатации и утратила часть своей емкости. Если к ней в пару подключить последовательно более «свежую», а значит более емкую, то при каждом цикле заряда, старая будет «перезаряжаться», а новая «недозаряжаться». Это приведет к ускоренному износу обоих.

Кроме того, не рекомендуется использовать в паре аккумуляторные батареи разных производителей, пусть даже и одинаковой емкости. АКБ разных производителей имеют свинцовые пластины разной формы, и это также может привести к преждевременному износу обоих.

Рекомендация по выбору качества аккумуляторов

Не приобретайте слаботочные аккумуляторы, предназначенные для охранно-пожарной сигнализации – у нас на сайте они отмечены как АКБ со сроком службы 1-3 года. Они недолго прослужат и могут оказаться меньше по емкости, чем указано в технических данных.

И, наоборот, предпочтительно, чтобы в наименовании модели присутствовали символы «HR» или «EV». Маркировка «HR» свидетельствует о повышенной энергоотдаче аккумулятора, а «EV» говорит о специализации данного аккумулятора под циклическое использование.

Как продлить срок службы аккумуляторов в детском автомобиле

• При замене очень важно не перепутать клеммы, поэтому запишите, проводок какого цвета был изначально установлен на какую клемму. Или не демонтируйте старый аккумулятор до замены, чтобы подключить новый «по образцу».
• Перед первым использованием подзарядите аккумулятор, он мог немного разрядиться во время хранения. Разряжать и заново заряжать не стоит. Свинцово-кислотные АКБ не имеют «эффекта памяти». А подзарядить нужно, чтобы ребенок не разочаровался от игрушки при первом использовании.
• Заряжайте аккумуляторы не в момент их полного исчерпания, а после каждого дня использования игрушки. Если ресурс аккумулятора составляет 200-250 циклов заряда-разряда на полную емкость, то разряд на треть его емкости увеличит количество циклов до 1000-1200. Мы не знаем, на сколько разрядится АКБ за день использования, но, если не доводить его каждый раз до полного разряда, количество циклов увеличится в 3-5 раз.
• Если машина какое-то время не будет использоваться (например, в зимнее время), то, прежде чем поставить ее на хранение, обязательно полностью зарядите аккумуляторы. Аккумуляторные батареи имеют свойство саморазряда на 3 % в месяц. Незаряженные осенью к весне они выйдут из строя и потребуют замены. В связи с этим, при длительном хранении разумно отсоединить одну из клемм.
• Если в электромобиле две скорости, и он укомплектован двумя смонтированными рядом батареями, время от времени меняйте их местами. Для первой скорости и для движения «задом» используется один аккумулятор и, если для этого всегда используется один и тот же аккумулятор — это приводит к его ускоренному износу.

Часто задаваемые вопросы

Выбрать аккумулятор для детского авто в каталоге интернет-магазина

Остались вопросы? Задайте их нам!

Позвоните в рабочие часы: 8 (495) 197-78-47, 8 (800) 350-78-47
или воспользуйтесь формой обратной связи.

Ваше имя *

Телефон *

Комментарий *

*
Поле, обязательное к заполнению

Какие типы аккумуляторов используются в электромобилях?

Популярность электромобилей неуклонно растет. Поскольку все больше производителей разрабатывают и выпускают новые модели, легко представить себе полностью электрическое будущее. Но ключом к успеху электромобилей является их запас хода, который во многом определяется емкостью их аккумуляторов. Как хранится вся эта сила? Аккумуляторы для электромобилей должны быть компактными, способными быстро и регулярно перезаряжаться, а также иметь достаточную мощность, чтобы доставить вас туда, куда вы хотите.

В этой статье рассматриваются наиболее распространенные типы аккумуляторов для электромобилей, их потенциальная емкость и срок службы.

Какой тип аккумуляторов используется в электромобилях?

За последние 40 лет в технологии аккумуляторов было сделано много достижений. Стремясь к более устойчивой энергетике, мы далеко ушли от свинцово-кислотных аккумуляторов прошлого. Давайте рассмотрим два наиболее распространенных типа аккумуляторов, используемых сегодня в электромобилях.

Литий-ионные батареи

Большинство новых электромобилей оснащены литий-ионными батареями. Существует 6 основных химических типов лития, и автомобили, как правило, используют наиболее энергоемкие. Обычно это оксид лития-кобальта (LCO) или оксид лития-никеля-кобальта (NCA).

Что касается корпусов элементов, существует три различных типа: цилиндрические, призматические и пакетные батареи. Сегодня вы найдете все три в электромобилях, и у каждого есть свои плюсы и минусы.

Например, Tesla использует цилиндрические батареи из-за их надежности и долговечности. Их аккумуляторные блоки содержат сотни литий-ионных элементов, хранящихся под салоном автомобиля. На самом деле их 2,976 литий-ионных аккумуляторов в Tesla. Эти литий-ионные аккумуляторы обладают самой высокой плотностью энергии в мире. Тем не менее, они громоздки по сравнению с другими типами.

Тесла использует тысячи элементов

Как и цилиндрические батареи, призматические батареи имеют прочный корпус; однако призматические батареи, как правило, легче и могут хорошо вписываться в небольшие помещения благодаря своей прямоугольной форме. Из-за этого Volkswagen недавно перешел на призматические аккумуляторы. Тем не менее, призматические батареи обычно имеют более короткий жизненный цикл, чем цилиндрические.

Батареи мешочного типа отличаются тем, что они находятся в тонких металлических пакетах, что делает их более гибкими, чем призматические и цилиндрические батареи. Из-за этого они идеально подходят для небольших пространств необычной формы, но могут быть уязвимы для вздутия и представлять потенциальную опасность возгорания. GM и Hyundai используют аккумуляторы карманного типа.

Никель-металлические гибридные батареи

Никель-металлические гибридные батареи, созданные в 1987 году, проложили путь для гибридных автомобилей. Это произошло с изобретением нового катодного материала из лантана, никеля, кобальта и силикона. Новая формула помогла ячейке сохранить 84% зарядной емкости даже после 4000 циклов зарядки/перезарядки.

Позже, благодаря новым достижениям в области химии аккумуляторов, гибридные никель-металлические аккумуляторы сохраняли гораздо большую плотность энергии, чем свинцово-кислотные аккумуляторы.

Никель-металлические гибридные батареи в основном используются в гибридных автомобилях. Они популярны из-за высокой мощности и безопасности. Кроме того, как и у литиевых, уровень заряда аккумулятора не влияет на его выходную мощность так сильно, как свинцово-кислотный.

Тем не менее, никель-металлические гибридные батареи стоят дорого. Они также имеют высокие скорости саморазряда и более высокие требования к охлаждению. Вы найдете этот тип аккумуляторов для электромобилей в Toyota Prius, Honda Insight и Civic Hybrid.

Какова емкость аккумулятора электромобиля?

Как вы уже догадались, энергоемкость аккумулятора электромобиля зависит от многих факторов, в том числе от типов используемых аккумуляторов и самого автомобиля. Емкость аккумулятора измеряется в киловатт-часах (кВтч), и чем она выше, тем больше миль автомобиль может проехать без подзарядки.

Таким образом, емкость аккумулятора электромобиля варьируется от 40 до 200 кВтч. Чтобы представить это в перспективе, Tesla Model S и X имеют батарею на 100 кВтч и могут проехать 300 миль без подзарядки, в то время как Nissan Leaf имеет батарею на 40 кВтч и может проехать 149 миль. миль между зарядками.

Как долго работает аккумулятор электромобиля?

Многие люди, рассматривающие возможность приобретения одного из этих экономичных автомобилей, наверняка задаются вопросом, как долго будет работать батарея. В конце концов, автомобиль хорош настолько, насколько хороши аккумуляторы, питающие его.

Хотя срок службы высокоэнергетических автомобильных аккумуляторов не такой долгий, как у химических веществ, таких как литий-железо-фосфат, общее правило заключается в том, что литий-ионные аккумуляторы в автомобилях прослужат около 200 000 миль или примерно 17 лет — неплохой показатель для автомобильного аккумулятора. .

Срок службы батареи во многом зависит от того, как с ней обращались, как выглядят ее циклы зарядки и разрядки, а также от температуры, в которой она работала. Во многих автомобилях используются усовершенствованные системы управления батареями и даже системы обогрева и охлаждения, чтобы сохранить батареи. работают максимально оптимально, чтобы продлить срок их службы.

Как утилизируются батареи электромобилей?

Итак, если аккумуляторы для электромобилей в конечном счете разлагаются, куда они все попадают? В идеальном мире производители перерабатывали бы их и производили новые батареи. Это включает в себя сначала измельчение батарей на специальном оборудовании, а затем их разрушение с помощью тепла или химикатов и извлечение ценных материалов.

К сожалению, мы живем не в идеальном мире, и лишь небольшой процент литий-ионных аккумуляторов перерабатывается. Основная проблема? Трудовая и транспортная логистика. Фактически, доставка этих литий-ионных батарей требует больше труда и ресурсов, чем требуется для извлечения новых материалов. В этом и заключается главная проблема: отсутствие рентабельности. Однако над этим сейчас работают, и он будет решен, поскольку литиевые батареи станут основным источником питания для наших автомобилей.

Есть ли какие-либо новые технологии в батареях для электромобилей?

Развитие аккумуляторов для электромобилей набирает обороты, и они также могут решить проблему утилизации.

Всегда вносятся новые усовершенствования, начиная с плотности энергии и производственных затрат и заканчивая безопасностью. Конечная цель состоит в том, чтобы заставить батареи удерживать как можно больше энергии как можно дольше и как можно безопаснее.

Аккумуляторы для электромобилей продолжают совершенствоваться

Достижения в области аккумуляторов прошли долгий путь, и мы, наконец, достигли точки, когда электромобили стали доступными и надежными. Литий-ионные аккумуляторы доминируют в этой области и, скорее всего, останутся основным выбором аккумуляторов в течение многих лет.

У каждого аккумулятора есть свои плюсы и минусы, а последние разработки и предложения в области аккумуляторов для электромобилей могут решить многие проблемы в отрасли электромобилей.

Исследуйте Dragonfly Energy Off-Grid
Солнечные системы

Специализируется на удаленных солнечных энергетических системах, солнечных батареях, устанавливаемых на столбах, солнечных батареях, солнечных батареях с резервным питанием, солнечных батареях на постоянном токе, солнечных батареях на переменном токе и многом другом.

Варианты интеграции промышленных солнечных батарей

Объяснение элементов аккумуляторной батареи электромобиля

Заглавное фото: Аккумулятор для электромобилей Дизайн предоставлен Tech Space

Аккумуляторы для электромобилей являются одним из наиболее важных компонентов электромобилей и являются самыми дорогими. Заменив двигатели внутреннего сгорания, они могут резко сократить загрязнение окружающей среды во всем мире, поскольку в настоящее время на транспорт приходится 27% мировых выбросов парниковых газов.

Аккумуляторы электромобилей состоят из элементов, причем существует множество типов элементов. В этой статье мы разобьем их на категории и рассмотрим наиболее важные типы. Мы также обсудим возможные будущие типы ячеек и то, как они могут изменить автомобильную промышленность.

1. 3 формата ячеек, используемых в аккумуляторах электромобилей
2. Наиболее распространенные химические элементы, используемые в электромобилях
3. Энергетические элементы и силовые элементы: в чем разница?
4. Суперконденсаторы и ультраконденсаторы для повышения мощности
5. Будущие типы аккумуляторов для электромобилей

Три формата элементов, используемых в аккумуляторах электромобилей

В электромобилях используются три основных типа элементов аккумуляторов: цилиндрические элементы, призматические элементы и карманные элементы. Существуют также батарейки типа «таблетка», которые используются в исследованиях и разработках для целей тестирования, но на самом деле никогда не используются в электромобилях.

Количество ячеек в EV сильно различается в зависимости от формата ячеек. В среднем электромобили с цилиндрическими ячейками имеют от 5000 до 9000 ячеек. Это резко контрастирует с клетками мешочка, в которых всего несколько сотен клеток, и еще меньше в призматических клетках.

Цилиндрические элементы

Цилиндрические элементы являются наименее дорогим форматом в производстве, поскольку они уже заключены в корпус, обеспечивающий хорошую механическую прочность. Эта технология не только экономически эффективна, но и является зрелой, что делает ее формат простым в производстве.

Из-за своей формы цилиндрические ячейки имеют ограничения по мощности. По этой причине электромобили с батареями меньшего размера, такие как гибридные автомобили, используют мешочные или призматические элементы для обеспечения большей мощности при ускорении.

Цилиндрические элементы необходимо изготавливать в меньшем формате, чем элементы других типов, чтобы они хорошо рассеивали тепло и продлевали срок службы батарей. Вот почему наиболее распространенными форматами цилиндрических элементов являются 18650 и 21700. Более крупные форматы, такие как 4680, жизнеспособны, поскольку их новая внутренняя конструкция обеспечивает более эффективную передачу тепла термоклеям, используемым в конструкционных батареях.

Призматические ячейки

Призматические ячейки могут быть в 20-100 раз больше цилиндрических ячеек. Как правило, они могут обеспечивать большую мощность и хранить больше энергии при том же объеме, поскольку для корпуса используется меньше материала. Форма и толщина корпуса также обеспечивают лучший отвод тепла по сравнению с цилиндрическими элементами.

Призматические элементы популярны среди китайских производителей, потому что их предпочтительный химический состав элементов (литий-железо-фосфатный аккумулятор) в настоящее время в основном существует в призматическом формате. В последнее время в мире все большую популярность приобретают призматические элементы. В то время как цилиндрические ячейки были наиболее популярным форматом, призматические ячейки могут занять большую долю рынка в ближайшие годы.

Ячейки-мешочки

Ячейки-мешочки обеспечивают большую мощность, чем ячейки других типов. Они также очень эффективны, когда дело доходит до использования пространства. Однако их мягкий пластиковый корпус означает, что они имеют самую низкую механическую прочность среди всех типов элементов. По этой причине во время сборки ячеек мешочка необходимо добавить дополнительную структуру, чтобы защитить их от механических повреждений.

Наиболее распространенные химические элементы, используемые в электромобилях

Химический состав элемента представляет собой смесь материалов в батарее, которая делает возможным совместное использование электронов между двумя электродами (анод и катод) для получения желаемого электрического потенциала. Электроны переходят с одного электрода на другой и наоборот.

Существует множество химий, и в каждой из них используются разные материалы, которые имеют разную стоимость. Химический состав элемента оказывает огромное влияние на стоимость батареи. Поскольку аккумулятор является самой дорогой частью электромобиля, это важно учитывать, когда речь идет о минимизации производственных затрат.

Вот наиболее распространенные химические элементы, используемые в электромобилях:

• Литий-ионные (Li-Ion): Литий-ионные элементы являются наиболее популярными типами элементов из-за их экономической эффективности. Они предлагают лучший компромисс между емкостью хранения энергии и экономической эффективностью. Существует много типов литий-ионных аккумуляторов. Например, в Tesla Model 3 до 2021 года использовались элементы NCA (литий-никель-кобальт-алюминий). В Китае в некоторых автомобилях Tesla Model 3 теперь используются элементы LFP (литий-фосфат железа).
• Никель Марганец Кобальт (NMC): Никель Марганец Кобальтовые элементы обеспечивают отличный баланс между мощностью и энергией. Они были любимой химией для двух поколений Chevy Volts.
• Никель-металл-гидрид (Ni-MH): Никель-металл-гидрид использовался в самых первых гибридных автомобилях, таких как Prius, потому что в то время это была самая доступная технология. В настоящее время они в основном уступают литиевым батареям, но все еще используются в некоторых гибридных электромобилях, таких как Toyota Highlander 2020 года.
• Литий-серный (Li-S): Литий-серные элементы обладают высокой энергоемкостью, что делает их привлекательными для автобусов электромобилей. Однако их необходимо нагреть, прежде чем ими можно будет управлять, что делает их использование более сложным и менее привлекательным.
• Свинцово-кислотные: Свинцово-кислотные аккумуляторы десятилетиями использовались в самых популярных электромобилях: тележках для гольфа! Хотя их производительность низка по сравнению с другими типами ячеек, этого достаточно для удовлетворения потребностей низкопроизводительных электромобилей, таких как тележки для гольфа. Свинцово-кислотные аккумуляторы неприхотливы в обслуживании и легко заменяются. В отличие от других типов аккумуляторов, механикам не нужно обращаться к производителям аккумуляторов для обслуживания и замены. Но теперь, когда литий-ионные аккумуляторы становятся дешевле и доступнее, популярность свинцово-кислотных аккумуляторов падает, поскольку вместо них в некоторых тележках для гольфа начинают использоваться литий-ионные аккумуляторы.

Энергетические элементы и силовые элементы: в чем разница?

Изображение предоставлено   : FreeingEnergy

 

Аккумуляторы можно оптимизировать для хранения большего количества энергии (энергетические элементы) или обеспечения большей мощности (силовые элементы). Как правило, более целесообразно использовать энергетические элементы в больших батареях и силовые элементы в меньших. По мере того, как батарея становится больше, общая мощность распределяется между большим количеством ячеек, и каждая ячейка должна обеспечивать меньшую мощность.

Гибридные автомобили, например, имеют меньшую батарею и часто требуют элементов питания. Элементы питания позволяют уменьшить размер батареи при удовлетворении потребностей в электроэнергии.

Элементы питания не ограничиваются батареями меньшего размера. Они также используются в высокопроизводительных электромобилях, таких как Formula E. Фактически, они хорошо адаптированы к любому транспортному средству с низкой автономностью и высокой потребляемой мощностью.

Суперконденсаторы и ультраконденсаторы для повышения мощности

Суперконденсаторы и ультраконденсаторы похожи на батареи в том, что они являются системами накопления энергии, но это не совсем одно и то же. В то время как батареи используют химические реакции для хранения энергии, ультраконденсаторы накапливают электростатический заряд.

Ультраконденсаторы обладают высокой пропускной способностью и используются вместе с батареями для повышения мощности. Они могут отдавать большую мощность за короткое время, и они могут делать это сотни тысяч раз без существенного ухудшения.

Ультраконденсаторы имеют очень низкую плотность энергии, поэтому они не влияют на запас хода батареи. Но когда они смешаны в литий-ионном аккумуляторе, они очень хорошо справляются с потреблением мощности и энергии. Ультраконденсаторы существуют для больших скачков напряжения. Аккумуляторы там для высокой автономности.

Из-за важности ультраконденсаторов для аккумуляторов Tesla купила Maxwell Technologies в 2019 году, крупную компанию по производству ультраконденсаторов, чтобы дополнить свои исследования аккумуляторов.

Посмотрите следующее видео, чтобы получить более широкое представление о суперконденсаторах.

 

Будущие типы аккумуляторов для электромобилей

В настоящее время разрабатываются новые типы аккумуляторов для электромобилей, которые выводят электромобили на новый уровень с точки зрения мощности, запаса хода, производственных затрат и так далее.

Одной из самых многообещающих технологий является твердотельная батарея. Технология аналогична литий-ионным батареям, но вместо жидкого используется твердый электролит. Твердотельные батареи обеспечат более быструю зарядку, большую мощность и более низкие производственные затраты. Ожидается, что они будут готовы к выходу на рынок примерно к 2030 году.

Технология жидкостно-воздушных аккумуляторов, еще одна разработка, использующая воздух для хранения энергии, также очень перспективна, но еще далека от готовности из-за короткого жизненного цикла. Мохаммад Асади, доцент кафедры химического машиностроения, объясняет значение этой технологии для электромобилей:

Представьте, что сегодня у вас есть электромобиль, который может проехать всего 300 миль без подзарядки. Если вы замените эту батарею на нашу технологию, литий-воздушную батарею, вы сможете проехать от 1500 до 2000 миль, увеличив запас хода в пять-шесть раз при том же весе и том же объеме

.