Rechargez les véhicules électriques en 10 minutes. et une autonomie plus longue grâce au ... chauffage. Tesla l'a eu pendant deux ans, maintenant les scientifiques l'ont inventé

On pense que les cellules lithium-ion modernes fonctionnent mieux à température ambiante, car elles offrent un compromis raisonnable entre la vitesse de charge et la dégradation des cellules. Cependant, il s'avère que les chauffer avant la charge permet d'augmenter la puissance de charge et n'affecte pas significativement la consommation de la batterie.

table des matières

• Mécanisme de Tesla avec recherche scientifique
  • Le plus gros problème avec les cellules lithium-ion est le lithium piégé. Soit en SEI soit en graphite. Et encore moins de lithium = moins de capacité
  • Température plus élevée pendant une courte période = charge sûre avec beaucoup plus de puissance
  • Résultats? À portée de main : charge 200-500 kW et 20-50 ans d'autonomie

Tesla a ajouté un mécanisme de préchauffage de la batterie à ses véhicules en 2017. à basse température. Il a été supposé que cela augmenterait la portée de vol en hiver et accélérerait la charge par temps froid. Cependant, le chauffage et le refroidissement en eux-mêmes n'étaient pas une découverte spéciale, de nombreux fabricants utilisent des cellules activement refroidies/chauffées ou des batteries complètes.

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La clé s'est avérée Chauffage de manière à accélérer le processus de charge sans endommager les cellules.... Il semble qu'après la mise à jour, il soit devenu clair quelle devrait être la température afin de réduire les temps d'arrêt du chargeur. Le préchauffage de la batterie avant la connexion au Supercharger (préchauffage éventuellement en 2019 : échauffement de la batterie en cours de route) est définitivement intégré au logiciel depuis la sortie du Supercharger v3 en mars 2019 :

> Tesla Supercharger V3 : 270 minutes d'autonomie de près de 10 km, puissance de charge de 250 kW, câbles refroidis par liquide [mise à jour]

Des scientifiques du Center for Electrochemical Motors de la Penn State University viennent de prouver que Tesla avait raison. Et cela veut dire les voitures électriques se rechargent en 10 minutes z d'une capacité de plusieurs centaines de kilowatts i ne vous inquiétez pas de la dégradation de la capacité de la batterie pendant des décennies, jusqu'à ce que la température à laquelle les cellules sont chauffées soit choisie avec précision.

Mais commençons par le tout début :

Le plus gros problème avec les cellules lithium-ion est le lithium piégé. Soit en SEI soit en graphite. Et encore moins de lithium = moins de capacité

Il est généralement accepté que la température de fonctionnement optimale pour les cellules lithium-ion est la température ambiante... Par conséquent, les mécanismes de refroidissement actif de la batterie garantissent que les cellules ne surchauffent pas trop (après tout, il n'est pas toujours possible de conserver les 20 degrés Celsius nominaux).

La température ambiante vous permet de limiter la croissance de la couche passivante - la fraction solidifiée de l'électrolyte, qui s'accumule sur l'électrode et lie les ions lithium; SEI - et emprisonnement d'ions lithium dans une électrode en graphite. Une augmentation de la température signifie que les deux processus sont accélérés. Vous pouvez le voir après les premiers tests.

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Les scientifiques du Center for Electrochemical Motors ont vérifié que Les cellules lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques ne retiennent qu'une cinquantaine de charges à 50°C. (c'est-à-dire 6 fois plus que la capacité de la cellule, par exemple, une cellule de 0,2 kWh est chargée avec une source de 1,2 kW, etc.).

Pour comparaison, les mêmes liens :

• ils ont facilement atteint 2 charges à 500C (pour une voiture avec une batterie de 40 kWh c'est 40 kW, pour une voiture avec une batterie de 80 kWh c'est 80 kW, etc.),
• ils ont déjà duré seulement 200 charges à 4C.

En même temps, par « résistance », nous entendons une perte de 20 % de la puissance d'origine, car c'est ainsi que le terme est compris dans l'industrie automobile.

Les chercheurs sur les cellules lithium-ion tentent depuis des années de résoudre ce problème en modifiant la composition des électrolytes ou en revêtant les électrodes de divers matériaux pour empêcher le piégeage des ions lithium. Car ce sont les ions lithium qui se déplacent dans la batterie qui sont responsables de sa capacité.

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De manière assez inattendue, il s'est avéré que le problème peut être résolu beaucoup plus facilement. Il suffit de chauffer la cellule pour réduire considérablement le problème de piégeage des ions lithium. Malheureusement, la température plus élevée entraînait de toute façon une diminution de la capacité des cellules : lorsque l'encapsulation du lithium dans l'électrode était limitée, le problème de croissance de la couche de passivation (SEI) n'était pas résolu.

Pas avec un bâton, mais avec un bâton.

Température plus élevée pour un bref délais = charge sûre avec beaucoup plus de puissance

Cependant, les scientifiques dudit centre de recherche ont réussi à trouver un terrain d'entente. Ils l'ont appelé Méthode de modulation de température asymétrique... Ils chauffent l'élément pendant 30 secondes à 48 degrés Celsius, puis le chargent pendant 10 minutes pour que le système fonctionne enfin et que la température baisse.

Pourquoi la charge ne prend que 10 minutes ? Eh bien, à 6 C, c'est assez de temps pour charger la batterie à 80 pour cent de sa capacité. 6 C signifie alimentation :

• 240 kW pour Nissan Leaf II
• 400 kW pour Hyundai Kona Electrique 64 kWh,
• 480 kW pour Tesla Model 3.

Lorsqu'elle est chargée de 0 à 80 %, cette puissance élevée nécessite 10 minutes d'arrêt du chargeur. Cependant, si le taux de décharge de la batterie est inférieur (10 pour cent, 15 pour cent, ...), le processus de reconstitution d'énergie prend même moins de 10 minutes!

Le mécanisme de refroidissement de la batterie doit seulement garantir que la température de la batterie ne dépasse pas 50 degrés (les chercheurs disent 53 degrés Celsius) pour limiter la vitesse à laquelle la couche de passivation s'accumule. Dans le même temps, le temps de charge court permet de raccourcir la période de croissance.

Résultats? À portée de main : charge 200-500 kW et 20-50 ans d'autonomie

Les scientifiques ont pu prouver que les cellules NMC622 ainsi traitées sont capables de supporter 1 charge avec une puissance de 700 C et une perte allant jusqu'à 6 % de capacité. 20 charges ce n'est pas très impressionnant, mais si on roule 1 km par an et que la batterie a une capacité de 700 kWh, c'est Le résultat se transforme en 23 ans de fonctionnement.

Nous ajoutons que les batteries et l'autonomie des véhicules électriques s'accroissent et que les Polonais parcourent généralement moins de 20 à 80 kilomètres par an, ce qui signifie que la capacité des batteries devrait chuter à 30 % dans environ 50 à XNUMX ans.

> Ici! Le premier véhicule électrique avec une autonomie réelle de 600 km est la Tesla Model S Long Range.

Warto poczytać : modulation de température asymétrique pour une charge ultra-rapide des batteries lithium-ion

Photo d'ouverture : galvanoplastie (revêtement lithium) de l'électrode en fonction de la température de la cellule (c) Centre du moteur électrochimique

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