Производители аккумуляторов разрабатывают инструменты для электромобиля, но что произойдет, если он сломается? Может ли быть дежавю в отношении топливных элементов в 1990-х годах или биотоплива в последнее десятилетие? Министерство энергетики США (DOE) признало, что некоторые критические параметры Li-ion не соблюдаются. Более новые никель-металлгидридные батареи, которые дешевле и безопаснее литий-ионных, также подходят для электрической трансмиссии, но эти зрелые системы часто исключаются из государственных грантов на исследования. |
Идеальных соперников для электрического силового агрегата не существует, и литий-ионные аккумуляторы остаются хорошим выбором. Из пяти кандидатов, показанных на рисунке 1, литий-никель-марганец-кобальт (NMC), литий-фосфат и литий-марганец выделяются как лучшие. Считалось, что популярный литий-кобальт (не перечисленный), используемый в потребительских товарах, недостаточно прочен; тем не менее, эта высокоэнергетическая «компьютерная батарея» питает Tesla Roadster и Smart Fortwo ED. |
![]() |
Рисунок 1: Аккумуляторы для электромобилей. Вызовы, возможности и перспективы на 2020 год . Компромиссы заключаются в безопасности, плотности энергии, стоимости и температурных характеристиках. Примечание: чем дальше формы выступают по оси, тем лучше будет батарея. Со специального разрешения Boston Consulting Group (BCG), © 2010 |
В приведенной выше таблице сравниваются батареи с точки зрения безопасности; удельная энергия, также известная как плотность энергии или емкость; удельная мощность или способность обеспечивать высокий ток по запросу; работоспособность, способность работать при высоких и низких температурах; продолжительность жизни, которая включает количество доставленных циклов, а также календарный срок; и наконец обошлось.На цифре не указано время зарядки. Все батареи, предлагаемые для силовых агрегатов электромобилей, можно заряжать достаточно быстро, если имеется подходящая электрическая розетка. Время зарядки в несколько часов является приемлемым для большинства пользователей, исключение составляет сверхбыстрая зарядка. Таблица не показывает саморазряда, еще одной характеристики батареи, требующей тщательного изучения. В целом литий-ионные аккумуляторы имеют низкий саморазряд, и этот параметр можно игнорировать, если аккумулятор новый. Однако старение под воздействием тепловых карманов может увеличить саморазряд пораженных клеток и вызвать проблемы с управлением. Среди кандидатов в аккумуляторы для электромобилей литий-фосфатные батареи демонстрируют более высокий саморазряд, чем другие системы. |
Ни один из пяти кандидатов в батареи на Рисунке 1 не демонстрирует значительного преимущества перед другими, а размер паучьих полей аналогичен по объему, хотя и различается по форме. Сосредоточение внимания на одном сильном атрибуте неизбежно обесценивает другое. NCA, например, имеет высокую пропускную способность, но представляет проблему безопасности, тогда как литий-фосфатная система является более безопасной системой, но имеет меньшую пропускную способность. При отсутствии явного победителя производители автомобилей включают периферийные устройства, чтобы компенсировать недостатки. Производители аккумуляторов, в свою очередь, помогают, проектируя элемент индивидуально, чтобы усилить важные характеристики, необходимые для приложения. Вот краткое изложение наиболее важных характеристик аккумулятора для электрического силового агрегата. |
Безопасность - один из наиболее важных аспектов при выборе аккумулятора для электромобиля. Один-единственный инцидент, раздуваемый СМИ, может настроить общественность против такого автомобиля. Аналогичные опасения возникли 100 лет назад, когда взорвались паровые двигатели и загорелись бензобаки. Основная проблема - это тепловой разгон аккумулятора. Тщательно спроектированные цепи безопасности с прочными кожухами должны практически исключить это, но существует вероятность серьезной аварии. Батарея также должна быть безопасной при неправильном использовании и в пожилом возрасте. |
Продолжительность жизни отражает количество циклов и продолжительность жизни. Гарантия на большинство аккумуляторов электромобилей составляет 8–10 лет или 160 000 км (100 000 миль). Потеря емкости из-за старения является проблемой, особенно в жарком климате. Производители автомобилей не имеют информации о том, как батареи стареют в различных условиях и климатических условиях. Чтобы компенсировать потерю емкости, производители электромобилей увеличивают размер батарей, чтобы учесть некоторую деградацию в течение гарантированного срока службы. |
Производительность отражает состояние аккумулятора при вождении электромобиля в летнюю жару и низкие температуры. В отличие от двигателя IC, который работает в широком диапазоне температур, батареи чувствительны к холоду и теплу и требуют некоторого контроля микроклимата. В автомобилях с питанием только от аккумулятора энергия для снижения температуры аккумулятора, а также для обогрева и охлаждения салона поступает от аккумулятора. |
Удельная энергия показывает, сколько энергии может выдержать аккумулятор в весе, что отражает запас хода. Приятно осознавать, что в расчете на удельную мощность аккумуляторная батарея вырабатывает лишь один процент энергии ископаемого топлива. Один литр бензина (1 кг) производит около 12 кВт энергии, тогда как батарея на 1 кг обеспечивает около 120 Вт. Мы должны иметь в виду, что электродвигатель эффективнее 90 процентов, в то время как двигатель внутреннего сгорания составляет всего около 30 процентов. Несмотря на это различие, способность аккумуляторов к накоплению энергии должна увеличиться вдвое и в четыре раза, прежде чем они смогут соперничать с двигателем IC. |
Удельная мощность демонстрирует ускорение, и большинство аккумуляторов электромобилей хорошо реагируют. Электродвигатель с такой же мощностью имеет лучшее соотношение крутящего момента, чем двигатель внутреннего сгорания. |
Стоимость представляет собой серьезный недостаток. Нет никаких гарантий, что целевая цена батареи в 250–400 долларов за кВтч, которую прогнозирует BCG, может быть достигнута. Обязательные схемы защиты для обеспечения безопасности, управление батареями для определения состояния, климат-контроль для долговечности и 8–10-летняя гарантия дополняют эту проблему. Стоимость одной только батареи равна стоимости автомобиля с двигателем IC, что существенно удваивает стоимость электромобиля. |
Чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды и сэкономить на ископаемом топливе, правительства продвигают электромобили. Это сделано добросовестно, но, глядя на рисунок 2, мы можем понять, что это невозможно с существующей технологией. Многие читатели согласятся, что успех автомобиля стал возможен благодаря очень низким ценам на топливо с точки зрения низшей теплотворной способности. Представление о вождении большого транспортного средства на большие расстояния не может быть перенесено на аккумуляторную тягу, даже при государственных субсидиях. Батарея - слабый соперник дизелю и бензину, и это видно на графике. Литий-ионный аккумулятор, выбранный для электромобиля, едва заметен на горизонте, и 90-процентный КПД электродвигателя не компенсирует низкую низшую теплотворную способность. |
![]() |
Рис. 2: Низшая теплотворная способность топлива с эффективностью преобразования NCV дизельного топлива и бензина превосходят водород и литий-ионные аккумуляторы. Эффективность преобразования относится к выходной мощности агрегата и не включает коэффициенты сопротивления. * КПГ (сжатый природный газ) находится под давлением 250 бар (3625 фунтов на квадратный дюйм) ** водород находится под давлением 350 бар (5000 фунтов на квадратный дюйм) |
Водород также уступает место дизельному топливу и бензину. Немного лучшая эффективность топливного элемента PEM в преобразовании энергии по сравнению с двигателем внутреннего сгорания имеет лишь незначительное преимущество. Кроме того, водород нельзя перекачивать с Земли в виде нефти, и для его производства требуется энергия. В этом отношении водород похож на батарею; это носитель, позволяющий переносить энергию. |
Давайте уважать жидкое ископаемое топливо до тех пор, пока оно у нас есть, потому что альтернативные ресурсы будут дороже. Генеральный директор Daimler Дитер Цетше знает об этом и подчеркнул на встрече в Штутгарте, что сейчас необходимы серьезные исследования и разработки, потому что «в долгосрочной перспективе альтернативы электромобилю не будет». Производители электромобилей также знают, что инвестиции высоки, а окупаемость низка. |

Литий-ионный - решение для электромобиля?
- Рейтинг:
-
- (0 / 5)
Умная батарея
Будет ли у топливного элемента вторую жизнь?
Как внутреннее сопротивление влияет на производительность?
Батарея и цифровая нагрузка
Неисправимые проблемы с аккумулятором
Беспроводная связь
Как обслуживать батареи двусторонней радиосвязи
Как обслуживать аккумуляторы сотового телефона
Память: миф или факт?
Портативные вычисления
Промышленное применение
Продвинутые анализаторы батарей
Компьютеризированное тестирование батарей
Портативные аккумуляторы для быстрого тестирования
Почему разные методы тестирования дают разные показания?
Наблюдение за батареями в повседневной жизни
Колесный и стационарный
Что вызывает выход из строя автомобильных аккумуляторов?
Запускать легко, но могу ли я рулить и тормозить?
Экспресс-тестирование автомобильных и стартерных аккумуляторов
Гибридные автомобили никуда не денутся?
Электромобиль зрелый?
Сравнение заряда батареи
Батареи против ископаемого топлива
Стоимость портативной энергии
Батарея будущего
Статистика батареи
Оборудование для тестирования батарей
Датчик уровня заряда батареи: факт или заблуждение?
Странные и чудесные батарейки
Какая батарея самая лучшая?
Заменят ли вторичные батареи первичные?
Четыре отступника от отказа батареи
Достижения в свинцово-кислотной отрасли
Секреты автономной работы
Может ли свинцово-кислотная батарея конкурировать в наше время?
Современные свинцовые аккумуляторные системы
Что такое литий-ионный
Неактивные материалы
ВТОРИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ - ЛИТИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ - ЛИТИЕВЫЕ ИОННЫЕ | Литий-ванадиевые батареи / батареи из оксида ниобия
Функциональные нановолокна в литий-ионных аккумуляторах
Литий-ионная батарея - это семейство типов перезаряжаемых батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке.