Είναι γνωστό πως οι χαμηλές θερμοκρασίες αποτελούν έναν από τους μεγαλύτερους εχθρούς των μπαταριών των ηλεκτρικών οχημάτων. Εάν το αυτοκίνητό σας φορτίζει σε 20 λεπτά σε έναν ταχυφορτιστή DC το καλοκαίρι, μπορεί να χρειαστεί αρκετά επιπλέον λεπτά όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή.
Αυτό δεν είναι μόνο χάσιμο χρόνου, αλλά επίσης αποθαρρυντικό για τους εν δυνάμει αγοραστές ηλεκτρικών αυτοκινήτων, ιδιαίτερα εκείνους που ζουν σε περιοχές με ψυχρό κλίμα.
Αυτός είναι και ο λόγος που οι ερευνητές εργάζονται σκληρά, για να δώσουν λύση σε αυτό το πρόβλημα. Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Joule, αναφέρει ότι ένας ειδικός τύπος ηλεκτροδίου, μπορεί να βοηθήσει τις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων να αντέξουν τις ακραίες θερμοκρασίες, διατηρώντας τη διάρκεια ζωής και τις επιδόσεις φόρτισης.
Φόρτιση σε 10' στους -10
Το υλικό της μπαταρίας αναπτύχθηκε από επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν και της εταιρείας έρευνας μπαταριών Arbor Battery Innovations. Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι η μπαταρία μπορεί να φορτίσει σε 10 λεπτά στους -10 βαθμούς Κελσίου. Ακόμα και μετά από 100 κύκλους φόρτισης, η φθορά ήταν ελάχιστη.
Όταν η θερμοκρασία πέφτει σε επίπεδα παγετού, η κίνηση των ηλεκτρονίων στην μπαταρία του EV μειώνεται γρήγορα, με αποτέλεσμα τη μείωση της αυτονομίας και τη μείωση της ταχύτητας φόρτισης.
Σήμερα, τα ηλεκτρικά οχήματα μετριάζουν αυτό το φαινόμενο σε κάποιο βαθμό μέσω της προθέρμανσης της μπαταρίας και της αντλίας θερμότητας, αλλά αυτά δεν παρέχουν κάποια προστασία στην μπαταρία από τις χαμηλές θερμοκρασίες. Απλώς μειώνουν την επίδραση των ακραίων καιρικών συνθηκών.
Οι κατασκευαστές μπαταριών κάνουν επίσης τη δουλειά τους, συνήθως κάνοντας το ανόδιο πιο παχύ ώστε να είναι πιο ανθεκτικό στις θερμοκρασίες. Ωστόσο, οι ερευνητές του Μίσιγκαν ανέφεραν ότι το λίθιο δεν κινείται πάντα ελεύθερα μέσα στα πιο παχιά ανόδια και μάλιστα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα πιο αργή φόρτιση και μειωμένη απόδοση.
Για να λύσουν το συγκεκριμένο πρόβλημα, χρησιμοποίησαν λέιζερ για να επεξεργαστούν το γραφίτη που χρησιμοποιείται στα ανόδια, επιτρέποντας στα ιόντα να εναποτίθενται πιο γρήγορα. Ωστόσο, αυτό δημιούργησε νέες προκλήσεις.
Οι υπερ-γρήγορες ταχύτητες φόρτισης μπορεί να προκαλέσουν "επικάλυψη λιθίου", όπου το λίθιο συσσωρεύεται στην επιφάνεια του ανόδιου αντί να απορροφάται σωστά και να παρέχει πραγματική ενέργεια.
Οι νέες προκλήσεις
Η επικάλυψη μειώνει την απόδοση της μπαταρίας, επιβραδύνει τη φόρτιση και δημιουργεί ακόμη και κινδύνους ασφαλείας, όπως βραχυκυκλώματα. Οι ερευνητές του Μίσιγκαν απέτρεψαν αυτή την επικάλυψη, μέσω της επένδυσης της μπαταρίας με ένα γυάλινο υλικό, πάχους περίπου 20 νανόμετρων.
Διαβάστε Επίσης
Ως αποτέλεσμα, οι κυψέλες φόρτιζαν με ρυθμό 6C, πράγμα που σημαίνει ότι μια πλήρης φόρτιση γινόταν σε μόλις 10 λεπτά σε θερμοκρασίες κάτω του μηδενός. Συγκριτικά, με ρυθμό 1C, η φόρτιση ενός αυτοκινήτου διαρκεί μία ώρα.
Αυτή η τεχνική μπορεί να υιοθετηθεί χωρίς μεγάλες αλλαγές στα υπάρχοντα εργοστάσια, σύμφωνα με τον καθηγητή μηχανικής και επιστήμης υλικών, Neil Dasgupta, ο οποίος είναι και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.
Ωστόσο, αυτό που δεν γνωρίζουμε για το συγκεκριμένο πείραμα, είναι το μέγεθος της μπαταρίας και το επίπεδο φόρτισής της. Δεν είναι σαφές εάν ο χρόνος φόρτισης των 10 λεπτών αναφέρεται σε πλήρη φόρτιση από 0-100% ή σε φόρτιση από το 20-80%, όπως συνιστούν αρκετοί κατασκευαστές αυτοκινήτων.
Το λειτουργικό εύρος
Αυτό δεν σημαίνει ότι το EV σας "υποφέρει" σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα περισσότερα σύγχρονα ηλεκτρικά οχήματα έχουν μεγαλύτερο λειτουργικό εύρος. Για παράδειγμα, η μπαταρία του Tesla Model 3 μπορεί να λειτουργεί μεταξύ -30 βαθμών Κελσίου και 60 βαθμών Κελσίου, σύμφωνα με το εγχειρίδιο χρήσης του.
Αλλά το γεγονός ότι η μπαταρία του μπορεί να λειτουργεί σε αυτές τις θερμοκρασίες, δεν σημαίνει ότι είναι και αποδοτική. Πολλοί ιδιοκτήτες Tesla έχουν αναφέρει ότι η αυτονομία μειώνεται δραματικά όταν η θερμοκρασία πέφτει κάτω από το μηδέν.
Η μελέτη, από την άλλη πλευρά, αναφέρει ότι οι μπαταρίες EV με τέτοιες προηγμένες χημικές συνθέσεις, δεν λειτουργούν μόνο άψογα σε ακραίες θερμοκρασίες, αλλά και φορτίζουν γρήγορα χωρίς καμία απώλεια απόδοσης ή φθορά. Το μόνο που απομένει, είναι να δούμε το συγκεκριμένο πείραμα να πραγματοποιείται και στον πραγματικό κόσμο.
