Быстрая зарядка повреждает аккумуляторы электромобилей
Коммерческие станции быстрой зарядки подвергают аккумуляторы электромобилей воздействию высоких температур и высокого сопротивления, что может привести к их растрескиванию, утечке и потере емкости для хранения, пишут инженеры из Университета Калифорнии в Риверсайде в новом исследовании, опубликованном в OnlineLibrary . Чтобы исправить это, исследователи разработали метод зарядки при более низких температурах с меньшим риском катастрофического повреждения и потери емкости.
Михри Озкан, профессор электротехники и вычислительной техники, и Ченгиз Озкан, профессор машиностроения в Техническом колледже Марлана и Розмари Борнс, возглавляли группу, которая заряжала один комплект разряженных цилиндрических литий-ионных батарей Panasonic NCR 18650B, используемых в Тесле, применяя тот же самый метод быстрой зарядки, что и быстрые зарядные устройства, установленные вдоль автострад.
Они также заряжали другой аналогичный комплект, используя новый алгоритм быстрой зарядки, основанный на внутреннем сопротивлении батареи, которое мешает потоку электронов(Внутреннее сопротивление батареи колеблется в зависимости от температуры, уровня заряда, срока службы батареи и других факторов. Высокое внутреннее сопротивление может вызвать проблемы во время зарядки.).
Метод зарядки UC Riverside Battery Team — это адаптивная система, которая учится на батарее, проверяя внутреннее сопротивление батареи во время зарядки. Он отключается, когда сильно возрастает внутреннее сопротивление срабатывает, чтобы устранить потерю емкости заряда.
В течение первых 13 циклов зарядки емкость аккумулятора для обоих методов зарядки оставалась одинаковой. После этого, однако, промышленная технология быстрой зарядки заставила емкость просесть намного быстрее — после 40 циклов зарядки батареи сохраняли только 60% своей емкости. Батареи, заряженные с использованием нового метода зарядки, после 40-го цикла сохранили емкость более 80%.
Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы емкостью 80% в большинстве случаев воспринимаются производителем, как окончание срока эксплуатации. Батареи, заряженные с использованием промышленного метода быстрой зарядки, достигли этого уровня после 25 циклов зарядки, в то время как батареи заряжаемые новым методом зарядки держали допустимую заводскую ёмкость в течение 36 циклов.
«Быстрая промышленная зарядка отрицательно сказывается на сроке службы литий-ионных батарей из-за увеличения внутреннего сопротивления батарей, что, в свою очередь, приводит к выделению тепла», — сказал докторант и соавтор Таннер Зеррин.
Хуже того, после 60 циклов зарядки трещины в корпусах аккумуляторов промышленного метода подвергаются воздействию электродов и электролита, что увеличивает риск возгорания или взрыва. Высокая температура 60 градусов по Цельсию / 140 градусов по Фаренгейту ускорила как ущерб, так и риск.
«Потеря емкости, внутренние химические и механические повреждения и высокая температура для каждой батареи являются основными проблемами безопасности, особенно с учетом того, что в Tesla Model S имеется 7 104 литий-ионных аккумулятора, а в Tesla Model 3 — 4416», — сказал Михри Озкан.
Зарядка с внутренним сопротивлением привела к гораздо более низким температурам и отсутствию повреждений.
«Наш альтернативный адаптивный алгоритм быстрой зарядки позволил уменьшить потери емкости и устранить трещины и изменения в составе аккумуляторных батарей», — сказал Ченгиз Озкан.
«Предлагаемая адаптивная быстрая зарядка обеспечивает новую перспективу для разработки технологии быстрой зарядки для электромобилей с лучшими показателями безопасности и увеличенным сроком службы аккумулятора», — сказал Бо Донг, соавтор докторантуры и газеты.
Исследователи подали заявку на патент алгоритма быстрой зарядки с адаптивным внутренним сопротивлением, который может быть лицензирован производителями аккумуляторов и автомобилей. Тем временем UCR Battery Team рекомендует свести к минимуму использование коммерческих быстрых зарядных устройств, подзаряжать их до полного разряда и предотвращать перезарядку.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
