Batérie elektromobilov by sa mohli nabiť 5x rýchlejšie

Hodiny nabíjania zo zásuvky, alebo desiatky minút pri použití výkonnej rýchlonabíjačky – taká je súčasná realita elektromobilov. Ani stanice Supercharger a ďalšie výkonné rýchlonabíjačky nedokážu nabiť batériu elektromobilu za časy porovnateľné s tankovaním paliva.

Pozrite siTesla vie o batériach všetko, na zázraky neverí

Existuje však viacero náznakov, že nová konštrukcia Li-ion batérií s pevným elektrolytom a výstavba ešte výkonnejších nabíjacích staníc, ktorá je nutnou podmienkou, by mala čoskoro tento problém vyriešiť.

Bezpečné batérie vďaka tepelnej sonde

Je dokonca možné, že kvôli rýchlonabíjaniu nebudeme musieť ani čakať na novú generáciu batérií, hoci tá už pomaly klope na dvere. Dôvodom je výskum vedcov z University of Warwick (WMG), ktorí vyvinuli špeciálny senzor na meranie teploty vo vnútri článkov batérií.

Batéria Tesly Model S umiestnená v podvozku.ZDROJ | Tesla

Kladiete si otázku, ako súvisí „teplomer“ s rýchlosťou nabíjania? U lítium-iónových batérií dosť podstatne. Súčasné batérie používajúce tekutý elektrolyt sú totiž citlivé na prúdové, respektíve výkonové preťaženie počas nabíjania, ktoré môže spôsobiť poškodenie anódy.

Nadmerné nabíjanie anódy môže viesť k takému veľkému galvanickému pokovovaniu lítiom, že vytvorí kovové dendrity a tie nakoniec prepichnú separátor. Uniknutý elektrolyt potom spôsobí vnútorný skrat s katódou a následné katastrofické zlyhanie batérie.
Veľký skratový prúd vyvolá prehriatie, až požiar batérie, a plyny, následne sa vyvíjajúce v elektrolyte, môžu potom spôsobiť aj výbuch, ako sa už občas stalo pri mobilných telefónoch.

Pozrite siPartnerstvo BMW a Solid Power prinesie pevné batérie pre elektromobily

Aby k tomu nedošlo, výrobcovia preventívne limitujú výkon nabíjania batérií. Tieto limity sú založené na vnútorných teplotách. Tie sú ťažko merateľné, ale práve tento problém rieši sonda vyvinutá vedcami z WMG. Z výskumu vyplýva, že pokiaľ máme prehrievanie batérie pod kontrolou, môžeme ich dobiť až päťkrát rýchlejšie, než je bežné.

Rýchle nabíjanie si vyberie svoju daň

Doteraz bolo testovanie vnútornej teploty batérií a získavanie údajov o stave každej elektródy značne problematické, a bez významného zhoršenia výkonu batérií nemožné.

Sonda, ktorú použili vedci z WMG, je optický senzor, chránený chemickou vrstvou, ktorý môže byť priamo vložený do článku  lítium-iónovej batérie. Dokáže tak poskytnúť veľmi presné merania teploty bez ovplyvnenia výkonu batérie.

ZDROJ | Electric Vehicle News

Tím testoval tepelný snímač na štandardných Li-ion článkoch typu 18650, aké používajú aj elektromobily Tesla Model S a Model X a mnoho ďalších (viď obr. vyššie).

Z výsledkom testov vyplýva, že bežné Li-ion batérie môžu byť nabíjané až päťkrát rýchlejšie oproti pôvodným limitom, bez toho, aby došlo k poškodeniu. Takéto rýchle nabíjanie napriek tomu znižuje životnosť batérie. Vedúci výskumného tímu Dr. Tazdin Amietszajew však tvrdí, že ak by sa rýchle nabíjanie používalo v rozumnej miere, jeho dopad na životnosť batérie by bol minimálny.

Pozrite siRevolúcia prichádza nenápadne. Prevratné batérie chystá Samsung aj Tesla

Rýchlejšie nabíjanie prakticky vždy funguje na úkor celkovej životnosti batérie. Ale mnohí používatelia elektromobilov by uvítali možnosť rýchleho nabíjania batérie vozidla na cestách, keď sú v časovej tiesni a v iných situáciách by prešli na štandardné nabíjacie časy.

Rozloženie batérie v Tesle Model 3. Batéria sa skladá z 12 modulov a každý z nich obsahuje 240 článkov typu 18650. ZDROJ | Tesla

Do hry by mohli vstúpiť aj energetické spoločnosti, ktoré majú záujem regulovať odbery energie v určitých časoch, kvôli stabilizácii siete. Celá myšlienka viacrýchlostného nabíjania batérií v elektromobiloch si vyžiada ešte ďalšie skúmanie a riešenie technických otázok.

Pozrite siBudú horčíkové batérie „zabijakom“ lítia?

Potrebné vyhodnocovanie by bolo nutné implementovať tak vo vozidlách, ako aj v nabíjacích stojanoch. Úloha integrovať snímače teploty zas stojí pred výrobcami batérií. Napriek tomu je rýchle nabíjanie v blízkej budúcnosti zaujímavým prísľubom.

Predstava, že by svoj elektromobil nabili za 5 minút, namiesto 25 minút, je pre mnohých vodičov lákavá a v nejednom prípade bude takáto funkcionalita rozhodujúca pri kúpe nového auta s čisto elektrickým pohonom.

Takéto časy nabíjania sa určite stanú realitou – bez ohľadu na polemiku o meračoch teploty, ich nakoniec prinesú nové batérie s pevným elektrolytom.

ZdrojUniversity of Warwick

Komentáre k článku