Що потрібно знати про акумулятори EV
Ця стаття була опублікована 25 вересня 2019 року.
Електричний транспортний засіб (EV) як зелене енергетичне рішення вже став популярною та прийнятою заміною транспортного засобу з двигуном внутрішнього згоряння (ICE). Їх використання щодня збільшується через підвищення обізнаності про викиди вуглецю, державні стимули, такі як надання пільг водіям електромобілів, і, звичайно, збільшення цін на нафту та зменшення запасів. Згідно з прогнозом Bloomberg NEF (BNEF) 2019 Electric Vehicle Outlook, до 2040 року електромобілі становитимуть 55 відсотків усіх нових легкових автомобілів у всьому світі. Крім того, у порівнянні з автомобілями ICE, електромотори є більш ефективними та швидко реагують на високий крутний момент. Вони також економічно вигідні завдяки меншим витратам пального та технічного обслуговування. Сьогодні існують різні комерційно успішні моделі електромобілів, від економічних до потужних спортивних моделей.
Ефективність електромобіля тісно пов'язана з конструкцією акумуляторної батареї, яка забезпечує живлення двигуна автомобіля і повинна забезпечувати достатній струм для двигуна протягом тривалого часу. Оскільки одна комірка акумулятора забезпечує досить низьку напругу та ємність, в електромобілі сотні комірок з'єднуються послідовно і паралельно, щоб забезпечити необхідну напругу та години підсилювача (Аг). Наприклад, такий потужний електромобіль, як Tesla Model S, має 7 104 акумуляторні елементи.
Загальновідомо, що літій-іонні (Li-Ion) акумулятори є найбільш часто використовуваними типами акумуляторів в електромобілях. Однак кілька різних типів акумуляторів також використовуються в електромобілях. У цій статті буде представлено різні технології акумуляторів, що використовуються в електромобілях, та досліджено їх переваги та недоліки.
Важливі параметри акумулятора
Існує конкретна інформація про кожну батарею, але дві загальні оцінки - це напруга та ємність акумулятора Ах. Номінальна напруга свинцево-кислотних акумуляторів становить 2 В або 12 В, тоді як Li-Ion акумулятори можуть знаходитися в діапазоні 3,3-3,7 В. Нікель-метал-гідридні (NiMH) батареї мають номінальну напругу 1,2 В. Номінальна ємність (Аг) являє собою поточне значення, яке може забезпечити акумулятор за одну годину. Це вказує на кількість енергії, що зберігається в акумуляторі. Додатковою важливою інформацією є тип батареї та кількість комірок у батарейному рядку.
Для того, щоб вибрати найбільш підходящий тип акумулятора для електромобіля, слід враховувати такі параметри акумулятора:
Типи акумуляторів, що використовуються в електромобілях
Електромобілі живляться від акумуляторів. Цей тип батареї забезпечує оборотну хімічну реакцію, дозволяючи процес їх розрядки та заряджання. Під час розрядки акумулятора електричний струм протікає від катода (+) до анода (-), тоді як під час зарядки відбувається зворотний процес.
Оскільки ідеальної універсальної батареї не існує, різні типи батарей підходять для різних застосувань. Основними видами акумуляторних батарей є свинцева кислота, нікелькадмій (NiCd), нікель-металевий гідрид (NiMH) та Li-Ion. NiCd-батареї замінюються на більш ефективні та екологічні, такі як NiMH та Li-Ion. Хоча NiCd-акумулятори надійні, менш схильні до пошкоджень і довговічні, вони є застарілою технологією і дуже токсичні.
Свинцево-кислотні батареї
Технологія свинцево-кислотних акумуляторів є зрілою та надійною, але вважається застарілою. Два поширені типи свинцево-кислотних акумуляторів - це стартерні батареї двигуна та акумулятори глибокого циклу, що використовуються в електромобілях (в наші дні у вилочних підйомниках або візках для гольфу). Цей тип батареї вимагає перевірки рівня електроліту і має короткий термін служби приблизно три роки. Ці акумулятори мають погану питому витрату енергії (34 Вт/кг). Оскільки вони важкі (пам’ятайте, вони виготовлені із свинцю), щоб забезпечити достатню кількість енергії, у електромобілях ці акумулятори можуть становити від 25 до 50 відсотків загальної маси автомобіля. Вони також мають негативний вплив на навколишнє середовище, утворюють шкідливі гази, токсичні та містять концентровану сірчану кислоту. Цей тип батареї використовувався на ранніх етапах електромобілів (наприклад, General Motors EV1). Беручи до уваги всі згадані недоліки та нові розробки, доступні для інших типів акумуляторів, свинцево-кислотні акумулятори не використовуються в будь-яких нових конструкціях електромобілів.
NiMH акумулятори
Враховуючи питому енергію, NiMH-акумулятори перевершують свинцево-кислотні тим, що мають подвійне значення 68 Вт/кг (при діапазоні від 60 до 120 Вт/кг). Ця функція дозволяє зменшити вагу акумулятора та зменшує простір, необхідний для зберігання акумуляторів. Однак це все ще значно нижче порівняно з літій-іонними акумуляторами, які мають на 40 відсотків вищу величину питомої енергії. Головною перевагою NiMH акумуляторів є їх довговічність. Нікелеві акумулятори добре зарекомендували себе для використання в електромобілях. Багато автомобілів з цими акумуляторами проїжджають більше 100 000 миль і успішно працюють понад 7 років. В основному, це єдиний тип батареї, який, як було доведено, довговічний (Li-Ion акумулятори обіцяють довгий термін служби, але нам доведеться перевірити, чи так це після того, як вони вже багато років реально використовуються).