Tesla Model 3 на аккумуляторах без кобальта на 130 кг тяжелее, чем на NMC-батареях
На днях Министерство промышленности и информационных технологий Китая (MIIT) выпустило новый каталог рекомендуемых моделей электромобилей, в который теперь включена версия Tesla Model 3 на аккумуляторах без кобальта. Это дешевле, безопаснее, позволяет обойтись без «кровавых минералов», но увеличивает вес батареи и снаряжённой машины.
Ожидается, что в Китае поставки версии Tesla Model 3 на аккумуляторах без кобальта начнутся с середины июля по август. Поставщиком аккумуляторов, вероятно, станет китайская компания Modern Amperex Technology, известная во всём мире как CATL. Вес Tesla Model 3 в снаряжённом состоянии с батареями без кобальта достигает 1745 кг, тогда как вес этой же модели на никель-марганец-кобальтовых батареях NCM811 компании LG Chem составляет 1614 кг.
Главная критика аккумуляторов с использованием кобальта заключается в том, что для его добычи на шахтах в Демократической Республике Конго, где преимущественно добывается кобальт, используется детский труд. Также следует иметь в виду, что запасы кобальта на Земле ограничены, и поставки могут быть затруднены. Поэтому индустрия вынуждена искать альтернативу кобальту, хотя плотность запасаемой энергии в аккумуляторах без кобальта ниже. Чтобы добиться паритета с NCM аккумуляторами бескобальтовые батареи приходится делать больше по размеру и тяжелее, а это прямой путь к снижению дальности пробега.
Обычно аккумуляторы без кобальта в виде литий-железо-фосфатных батарей (LFP) используются в автобусах и коммерческих транспортных средствах, в то время как в пассажирских транспортных средствах используются батареи, изготовленные с использованием никеля, кобальта и марганца. От Tesla можно ожидать, что утяжеление аккумуляторов окажется единственной жертвой, на которую компании пришлось пойти, а дальность пробега модели не уменьшится. Впрочем, модели на аккумуляторах без кобальта могут предлагаться по более выгодным ценам. Подождём начала продаж.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Супербатарея Tesla обрушит цены на электрокары — Российская газета
К концу 2020 года — началу следующего года Tesla Model 3 получит аккумулятор нового типа: более долговечный и недорогой в производстве. Это напрямую отразится на стоимости электромобилей — они станут доступнее. По крайней мере, должны.
Илон Маск в конце мая обещает несколько сюрпризов, в числе которых — премьера аккумулятора собственной разработки Tesla, слухи о котором ходят с весны прошлого года. Ожидается, что ресурс новой батареи составит 1.6 миллиона километров, а количество циклов зарядки увеличится с 1.6 до 6 тысяч.
Известно, что к созданию источников энергии была привлечена китайская компания Amperex Technology и ряд высококвалифицированных учёных в области химических элементов питания. Очевидно, что батарея нового типа обладает более плотным расположением ячеек и, соответственно, большей ёмкостью.
Агентство Reuters отмечает, что разработка не станет прерогативой лишь китайского рынка, но первые электрокары с супераккумулятором начнут продавать всё же в Поднебесной. Эту стратегию в компании никак не прокомментировали.
Фото: Пресс-служба Tesla.
Несколько дней назад был опубликован патент за авторством Tesla, в котором описывается ячейка аккумулятора без печатных контактов, то есть без вкладок, прикреплённых к катоду и аноду элемента питания. Теоретически это позволяет уменьшить сопротивление тока, а значит, сократить нагрев, что в конечном счёте увеличивает срок службы аккумулятора. Уменьшение количества элементов также облегчает производственный процесс, позволяя снизить затраты на него.
Не исключено, что новые аккумуляторы Tesla обойдутся без кобальта — редкоземельного металла, наличием которого и обусловлена дороговизна электрокаров. Или, по крайней мере, можно рассчитывать на снижение количества кобальта в составе.
Один из нынешних поставщиков батарей для Tesla — компания CATL — в следующем году начнёт поставки никель-марганцево-кобальтовых элементов, в которых количество кобальта составляет всего 20%. В распоряжении CATL имеется новый способ «упаковки» ячеек, позволяющий снизить вес и стоимость конечного продукта. Можно ли ожидать, что Tesla получит эти аккумуляторы — безусловно, да. С большой вероятностью именно ими оснастят «дальнобойные» версии Model 3, которые были в каталогах компании в 2017 году, но потом вдруг исчезли.
Ранее «РГ» сообщала об «убийце» Tesla из Китая — электроседане BYD Han, который оснащён, по заявлению компании, самым прогрессивным аккумулятором на сегодняшний момент, который позволяет проезжать до 605 км. BYD Han оснащён литий-железофосфатной батареей, которая, к слову, есть и у CATL: она менее склонна к перегреву, возгоранию и предоставляет больший ресурс.
Отметим, что в настоящее время поставщиками аккумуляторов для Tesla являются Panasonic и LG Chem. Первая производит никель-кобальт-алюминиевые (NCA) элементы питания, вторая — никель-марагнцево-кобальтовые (NMC).
| «ТД Сила» г. Беломорск | ул. Советская, д. 20, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | В наличии |
| «ТД Сила» г. Кондопога | ш. Октябрьское, д. 97, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | Доставка до 7 дней |
| «ТД Сила» г. Костомукша | ул. Советская, д. 18, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | В наличии |
| «ТД Сила» г. Медвежьегорск | ул. К.Либкнехта, д. 23а, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | Доставка до 7 дней |
| «ТД Сила» г. Олонец | ул. Свободы, д. 8а, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-17 | В наличии |
| «ТД Сила» г. Питкяранта | ул. Привокзальная, д. 1, тел. 8 800 550-35-30 | Доставка до 7 дней |
| «ТД Сила» г. Пудож | ул. Пионерская, д. 49а, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | В наличии |
| «ТД Сила» г. Петрозаводск | Заводская, д. 5, стр. 2, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | В наличии |
| «Сила «Мотоцентр»» г. Петрозаводск | ул. Зайцева 65, строение 4, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: | Доставка до 7 дней |
| «ТД Сила» г. Сортавала | ул. Карельская, д. 16, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | В наличии |
| «ТД Сила» г. Сегежа | ул. Солунина, д. 4а, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб 10-18, вс выходной | В наличии |
| «ТД Сила» г. Суоярви | ул. Ленина, д. 38Д, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9:00 – 19:00, сб-вс 10:00 – 18:00 | В наличии |
г. Петрозаводск | ул. Ленинградская, д.13, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9-19, сб-вс 10-18 | Доставка до 7 дней |
| «Капитан» г. Петрозаводск | Зайцева 63, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9:00-19:00 сб 10:00-19:00 | Доставка до 7 дней |
| «ТД Сила» г. Петрозаводск | пр. Лесной, д.53А, тел. 8 800 550-35-30 Режим работы: пн-пт 9:00-19:00 сб-вск 10:00-18:00 | Доставка до 7 дней |
Батареи против ископаемого топлива — Battery University
ПРИМЕЧАНИЕ : Эта статья заархивирована
Взлет большого самолета всегда волнует. При полном весе почти 400 тонн Boeing 747 требует 90 мегаватт мощности, чтобы подняться в воздух. Взлет — самая сложная часть полета, и когда самолет достигает крейсерской высоты, потребление энергии снижается вдвое.
Мощные двигатели использовались также, когда могучий Queen Mary был спущен на воду в 1934 году. Океанский лайнер весом 81 000 тонн и длиной 300 метров (1000 футов) приводился в движение четырьмя паровыми турбинами общей мощностью 160 000 л.с. (120 мегаватт). Во время службы корабль перевез 3000 душ и двигался со скоростью 28,5 узлов (52 км / ч).
Большие силовые установки применимы только с двигателями внутреннего сгорания, а ископаемое топливо служит дешевым и легкодоступным источником энергии.Низкое соотношение энергии к весу с точки зрения низшей теплотворной способности (NCV), а также относительно короткий срок службы делают батареи непригодными для использования вне данного приложения. В то время как ископаемое топливо обеспечивает NCV 12000 Втч / кг, литий-ионная батарея марганцевого типа предлагает 120 Втч / кг, что в сто раз меньше на единицу веса. Даже при низком КПД в 25 процентов двигатель внутреннего сгорания превосходит лучшие батареи по соотношению энергии к весу. Емкость батареи необходимо увеличить в двадцать раз, прежде чем она сможет конкурировать с ископаемым топливом.
Еще одно ограничение аккумуляторной тяги по сравнению с ископаемым топливом — это топливо по весу. Несмотря на то, что вес уменьшается по мере использования, аккумулятор имеет одинаковый дедвейт независимо от того, полностью он заряжен или разряжен. Это накладывает ограничения на дальность проезда электромобиля и делает электрический самолет непрактичным. Кроме того, двигатель внутреннего сгорания обеспечивает полную мощность при отрицательных температурах и продолжает хорошо работать с возрастом, что недостижимо с аккумулятором. Аккумулятор, которому несколько лет, может обеспечить только половину номинальной емкости.
Питание от первичных батарей
Энергия от неперезаряжаемых батарей является наиболее дорогой с точки зрения стоимости киловатт-часов (кВтч). Первичные батареи используются для устройств с низким энергопотреблением, таких как наручные часы, пульты дистанционного управления, электрические ключи и детские игрушки. Военные в бою, световые маяки и удаленные ретрансляционные станции также используют первичные передачи, потому что зарядка нецелесообразна. В таблице 1 оценивается емкость и стоимость киловатт-часа первичных батарей.
Ячейка AAA | Ячейка AA | C Ячейка | D Ячейка | 9 Вольт | |
Емкость (щелочной) | 1100 мАч | 2,500 мАч | 7000 мАч | 14000 мАч | 600 мАч |
Energy (одноэлементный) | 1.4Wh | 3Wh | 9Wh | 18Втч | 4,2 Втч |
Стоимость ячейки (долларов США) | 1,25 $ | 1,00 $ | 1,60 $ | 1 доллар.60 | 3,10 долл. США |
Стоимость кВтч (долл. США) | $ 890 | $ 330 | $ 180 | $ 90 |
Таблица 1: Сравнение энергии и стоимости первичных щелочных элементов. Энергия от первичных батарей самая дорогая; стоимость увеличивается с меньшими размерами батарей.
Питание от вторичных батарей
Увеличенное время автономной работы, более низкая цена за единицу и удобство подзарядки сместили многие портативные приложения, ранее предназначенные для первичных батарей, на аккумуляторные батареи. В таблице 2 сравнивается стоимость электроэнергии с аккумуляторными батареями. Стоимость зависит от стоимости аккумулятора и количества возможных циклов разрядки / зарядки. Анализ не включает электричество для зарядки или стоимость покупки и обслуживания зарядного оборудования.В таблице сравниваются коммерческие аккумуляторные батареи, используемые для коммуникационных, компьютерных или медицинских устройств.
Свинцово-кислотный | NiCd | NiMH | Литий-ионный | |
Вместимость | 2,000 мАч | 600 мАч | 1000 мАч | 1,200 мАч |
Напряжение аккумулятора | 12 В | 7.2В | 7,2 В | 7,2 В |
Энергия за цикл | 24Втч | 4,5 Вт · ч | 7,5 Вт · ч | 8,6 Втч |
Количество циклов | 250 | 1000 * | 500 | 500 |
Стоимость батареи (прибл.) | $ 50 | $ 50 | $ 70 | $ 100 |
Стоимость 1 кВтч (долл. США) | 8,50 долл. США | 11,00 долл. США | 18,50 долл. США | 24 доллара.00 |
Таблица 2: Сравнение энергии и затрат при использовании аккумуляторных батарей. Старые технологии имеют более низкую стоимость киловатт-часа, чем новые системы; ячейки большего размера наиболее рентабельны. Стоимость указана в коммерческих упаковках по ориентировочным внебиржевым ценам.
* Срок службы зависит от технического обслуживания аккумулятора.
Электроэнергия из других источников
В связи с сокращением предложения ископаемого топлива правительства и частный сектор изучают альтернативные источники энергии.В таблице 3 сравнивается стоимость выработки 1 кВт электроэнергии с учетом начальных инвестиций, добавления расхода топлива и возможной замены системы. Электроэнергия от электросети является наиболее рентабельной; потребители в промышленно развитых странах платят от 0,05 до 0,25 доллара США за кВтч. (Типичное ежедневное потребление энергии на семью составляет 25 кВт.) Бензин (и его эквивалент) — наиболее экономичное переносное топливо.
Вид топлива | Оборудование | Срок службы | Стоимость топлива | Общая стоимость |
Литий-ионный | 1000 долл. США / кВт | 2,500 ч (замена стоила 0 долларов.40 / кВт) | 0,10 долл. США | 0,50 долл. США |
Бензиновый двигатель для автомобилей | 30 долларов США / кВт | 4000 ч | 0,33 долл. США | $ 0.34 |
Топливный элемент | 3 000–7 500 9 0009 | | 0,35 доллара за | |
Электроэнергия | Все включено | Все включено | 0,10 долл. США | 0,10 долл. США |
Таблица 3: Стоимость производства 1 кВт энергии
Таблица включает начальные инвестиции, расход топлива, техническое обслуживание и возможную замену оборудования.Цифры являются приблизительными на момент написания.
Топливный элемент наиболее эффективен при преобразовании топлива в электричество, но высокая стоимость оборудования делает этот источник энергии дорогим с точки зрения стоимости киловатт-часа. Практически во всех приложениях энергия топливного элемента значительно дороже, чем при использовании традиционных методов.
Теперь посмотрим на энергию, потребляемую нашим телом. Активному мужчине требуется 3500 калорий в день, чтобы оставаться в форме, что соответствует примерно 4000 ватт в сутки (1 калория еды = 1.16 ватт-час). Путешествие пешком составляет около 40 км (25 миль) в день, а велосипед увеличивает расстояние в четыре раза до 160 км (100 миль). Съедая на обед две картошки и колбасу, велосипедист может продвинуться на весь день, преодолев 40 км (25 миль), как я сам убедился. Человеческое тело удивительно эффективно превращает пищу в энергию.
В таблице 4 сравнивается энергия на пассажира на километр для загруженного Boeing 747, списанного океанского лайнера Queen Mary , потребляющего бензин внедорожника, здорового человека на велосипеде и человека, идущего пешком.Цифры приблизительные.
| Боинг 747 | Океанский лайнер Queen Marry | внедорожник | Велосипед | Пешком |
Масса (с грузом) | 369 тонн | 81 000 тонн | 2.5 тонн | 100 кг (220 фунтов) | 80 кг |
Крейсерская скорость | 900 км / ч | 52 км / ч | 100 км / ч | 20 км / ч | 5 км / ч |
Максимальная мощность | 77000 кВт | 120 000 кВт | 200 кВт | 2000 Вт | 2000 Вт |
Мощность на крейсерской | 65000 кВт | кВт(120 000 л.с.) | 130 кВт | 80 Вт | 280 Вт |
Пассажир | 450 | 3000 | 4 | 1 | 1 |
Мощность на пассажира | 140 кВт | 40 кВт | 50 кВт | 80 Вт | 280 Вт |
Энергия на пассажира | 580 килоджоулей * | 2800 килоджоулей * | 1800 килоджоулей * | 14.4 килоджоулей * | 200 килоджоулей * |
Таблица 4: Энергетические потребности различных видов транспорта. Что касается высокоскоростных перевозок, то воздушные перевозки потребляют наименьшее количество энергии на пассажиро-километр. Лодка удобна для медленных и тяжелых грузов. Абсолютно самое низкое энергопотребление у велосипеда.
* 1 джоуль — это энергия 1 А при 1 В в течение 1 секунды, или 1 ватт / с, или 0,238 калорий / с; 4.186 джоулей повышают температуру 1 г воды на 1 ° по Цельсию; 1000 джоулей — это 0,277 Втч.
Велосипеды — безусловно, самый эффективный вид транспорта. Сравнивая потребление энергии велосипедом и автомобилем, велосипедист потребляет всего 0,4 литра топлива на 100 км (630 миль на галлон). Ходьба также эффективна; он расходует около одного литра на 100 км (228 миль на галлон). Проблема с автономным двигателем заключается в ограниченном диапазоне хода до наступления усталости.
С точки зрения энергопотребления автомобили — один из наименее эффективных видов транспорта.Двигатель внутреннего сгорания использует только 25 процентов низшей теплотворной способности топлива для движения. Еще хуже выглядит расчет, если учесть вес автомобиля с единственным пассажиром — водителем. Соотношение машины и человека обычно десять к одному. При ускорении 1,5-тонного транспортного средства менее двух процентов энергии перемещается на водителя весом 75 кг (165 фунтов), его портфель и сумку с обедом; 98 процентов идет на тепло и трение. Даже современный реактивный самолет имеет лучшую топливную экономичность, чем автомобиль.Полностью загруженный Airbus 340 имеет расход 3,4 л / 100 км (70 миль на галлон) при крейсерской скорости 950 км / ч (594 миль в час).
Поезда — один из самых эффективных способов передвижения. 36-километровая кольцевая линия Яманотэ, соединяющая основные городские центры Токио, перевозит 3,5 миллиона пассажиров в день. В час пик поезд из 11 вагонов курсирует каждые 150 секунд. Такое количество пассажиров было бы немыслимо для частных автомобилей на городских улицах. Поезда также экономичны для перевозки грузов. На перевозку одной тонны груза уходит всего 0.65 литров топлива на 100 км.
Состоятельным обществам нужен личный транспорт, но с большой критической массой транспортных средств на финансируемых государством автомагистралях с минимальным участием водителей и без установленных ограничений, этот образ жизни в свободном роуминге сказывается на наших энергетических ресурсах. Развивающиеся страны также хотят личного транспорта. По мере того, как автомобили станут для них доступными, они тоже начнут потреблять ископаемое топливо, а это еще больше увеличит потребность в углеводородах.По данным Министерства энергетики США, 71 процент нефти, потребляемой в США, идет на транспорт. Из них 51 процент приходится на легковые и малотоннажные грузовики. Меньшие транспортные средства и разработка эффективных железнодорожных систем могут вдвое сократить потребление энергии для транспортировки. Подробнее о бесплатной энергии … Почти!
Альтернативные виды топлива для транспорта
Правительства изучают способы уменьшить зависимость от ископаемого топлива и снизить выбросы. Они делают это, продвигая электромобиль.Это сделано добросовестно, но, глядя на рисунок 5, мы можем столкнуться с невыполнимой задачей. Многие читатели согласятся, что успех личного транспорта стал возможен только благодаря обилию масла по очень низкой цене с точки зрения низшей теплотворной способности. Идея вождения большого транспортного средства на большие расстояния не может быть перенесена с использованием аккумуляторной тяги, даже с государственными субсидиями. Сегодняшние аккумуляторы — слабый соперник нефти, и приведенная ниже диаграмма демонстрирует это. Литий-ионный аккумулятор, используемый для электромобиля, почти не заметен; 90-процентный КПД электродвигателя не компенсирует низкую низшую теплотворную способность.
*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***
Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.
Если у вас есть вопрос, вам нужна дополнительная информация, у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, используйте форму «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: answers @ cadex.com. Хотя мы прилагаем все усилия, чтобы точно ответить на ваши вопросы, мы не можем гарантировать результаты. Мы также не можем нести ответственность за любой ущерб или травмы, которые могут возникнуть в результате предоставленной информации. Пожалуйста, примите наш совет как бесплатную общественную поддержку, а не как инженерную или профессиональную услугу.
Или перейти к другому архиву
Аккумуляторная технология— Torqeedo
Литиевые батареи — это предпочтительная технология для мобильных приложений.Они хранят значительно больше энергии, чем все другие батареи, они поддерживают высокий ток — большое преимущество для систем электропривода — они не теряют свою зарядную способность, они надежно обеспечивают питание даже на холоде и не имеют эффекта памяти. Они также обеспечивают намного больше циклов, чем свинцовые батареи.
Torqeedo была пионером в разработке литиевых батарей для морских применений более десяти лет. Поскольку мы делаем наши батареи чуть лучше с каждым годом, мы предлагаем наиболее полную и интегрированную концепцию защиты и безопасности для литиевых батарей на рынке — в сочетании с производительностью и удобством.
- Высокая плотность энергии
- Длительный срок службы
- Прочный
- Высочайшие стандарты качества и безопасности
Аккумулятор повышенной емкости Deep Blue с технологией BMW i
Сотрудничество между BMW i и Torqeedo сделало современные автомобильные аккумуляторные батареи доступными для морского рынка. Технология аккумуляторов, представленная в BMW i3, теперь может питать ваш привод Torqeedo.
Производство автоматизированных модулейПризматические элементы имеют много преимуществ.Однако они должны быть собраны очень аккуратно в очень прочную раму для длительного срока службы. (В противном случае зарядка и разрядка со временем приведут к очень небольшому расширению и сжатию элементов, что приведет к их преждевременному старению.)
Полностью автоматизированное производство модулей на заводе BMW в Дингольфинге установило стандарт в высокоточных и чрезвычайно надежных аккумуляторных модулях
Очень прочная конструкция идеально подходит для лодок, где предъявляются высокие требования к ударопрочности.
Современная технология BMS
Разработано в соответствии со стандартами ASIL C, используемыми в автомобильной промышленности для максимальной безопасности
Квалификационные и приемочные испытания на гораздо более высоком уровне, чем это обычно в судостроении
Охлаждает аккумулятор для обеспечения высокой производительности и длительного срока службы даже при высоких температурах окружающей среды и воды.
во всех климатических зонах в любой точке мира
Подключение питания и данных от батареи к системе Deep Blue
Автомобильные аккумуляторные батареи последнего поколенияОчень высокая плотность энергии
Призматическая конструкция элемента обеспечивает эффективное охлаждение, компактная форма, равномерное распределение температуры внутри батареи и чрезвычайно прочная конструкция.
Прочный защитный алюминиевый корпус с защитным отверстием
На основе автоматизированного производственного процесса Samsung SDI, ведущего производителя литиевых батарей
Диск предохранительный
Водонепроницаемость аккумулятора IP67.В маловероятном случае возникновения избыточного давления в ячейке призматические ячейки могут сбросить избыточное давление через клапан. Это значительное преимущество в безопасности по сравнению с ячейками, сваренными из фольги, и ячейками мешка. Диск предохранения от давления позволяет газам выходить и обеспечивает водонепроницаемость аккумулятора при нормальной работе.
Модели Deep Blue Battery
Литиевые батареи низкого напряжения
Литиевые батареи для лодок — это особый класс: на 70% больше удельная энергия и на 50% больше срок службы, чем у типичных литиевых батарей LiFePO4
Корпус и все соединения для передачи данных водонепроницаемый по IP67
Система охлаждения готова для профессионального использования
Power 48-5000 питает все нагрузки 48 В или другие уровни напряжения с помощью преобразователя
Изолирующие опоры обеспечивают защиту при безопасной транспортировке и установке, а также предохраняют от непреднамеренного разряда при длительном хранении
Сложная система управления батареями (BMS) полностью интегрирована с резервными функциями безопасности и функциями защиты и балансировки для продления срока службы батареиИнтегрированная информационная система идентифицирует батарею и обменивается данными с бортовым компьютером Cruise
Водонепроницаемый и хорошо защищенный порт данных
МодельСиловая батарея
Срок службы и старение литиевых батарей:Срок службы литиевой батареи определяется временем и, в меньшей степени, количеством циклов зарядки.Потеря мощности со временем составляет около 2-4% в год при температуре окружающей среды 25 ° C. Процесс старения ускоряется, если аккумулятор подвергается воздействию высоких температур. Литиевые батареи можно использовать даже в горячем состоянии, но по возможности их следует хранить при более низкой температуре.
Безопасность литиевых батарей
Помимо производительности, для литиевых батарей важную роль играет безопасность. На наш взгляд, эти факторы необходимо учитывать, чтобы гарантировать, что безопасность действительно означает безопасность:
Система управления батареями (BMS) с резервными функциями безопасности: В отличие от свинцовых батарей, литиевым батареям всегда требуется BMS для выполнения функций балансировки и безопасности.Если электронные компоненты BMS выходят из строя, это может стать проблемой для безопасности аккумулятора. Вот почему в аккумуляторах Torqeedo есть аппаратное резервное копирование для всех важных для безопасности компонентов. Кстати, это также предусмотрено в автомобильной промышленности, в авиакосмической отрасли и в медицинской технике.
Безопасная упаковка с индивидуальными ячейками: Torqeedo использует только ячейки безопасности — сварные стальные цилиндры, каждый из которых оснащен несколькими механизмами безопасности. Другие формы упаковки, такие как запечатанные фольгой ячейки («кофейные пакеты»), предлагают более низкий стандарт безопасности, поскольку они обеспечивают менее эффективную защиту от внутреннего короткого замыкания внутри ячеек.(Исключением являются ячейки с керамическими сепараторами, которые также обеспечивают безопасную упаковку, но они чрезвычайно дороги и используются очень редко.)
Чистые и точные производственные процессы со стороны производителей ячеек. Torqeedo использует элементы только от известных производителей из Японии и США.
Водонепроницаемость согласно IP67: Вода в литиевых батареях может вызвать различные проблемы, такие как коррозия оборудования BMS или образование электролитического газа.Поэтому литиевые батареи на борту лодки должны быть водонепроницаемыми.
Безопасный аккумулятор для химической инженерии , например LiFePO (фосфат лития-железа) или LiNMC (оксид лития, никеля, марганца, кобальта). Сейчас они широко используются.
Легкие защитные материалы аккумуляторных батарей для электромобилей | | Силиконы Elkem
В своем общем подходе к повышению производительности электромобилей производители автомобилей сосредоточили внимание на нескольких связанных вопросах, в частности, на энергоэффективности систем управления двигателем и быстро заряжаемых аккумуляторных батарей для большей автономности и снижения веса транспортного средства . В этой презентации мы кратко резюмируем основные технологии, которые позволяют автопроизводителям снизить общий вес электромобилей с помощью легких материалов для защиты аккумуляторных элементов.
Легкие защитные материалы аккумуляторных батарей для электромобилейЕще одно средство , обеспечивающее больший пробег, снижение выбросов и более высокую производительность, — это облегчение веса автомобилей . Эксперты предполагают, что одним из решений является изготовление компонентов кузова из более легких материалов, таких как пластик, армированный углеродным волокном (CFRP) или полимеры.Еще один метод снижения веса — это жгут проводов в автомобиле, третий по весу компонент после шасси и двигателя. Автомобильные конструкторы все чаще обращают внимание на роль силиконовых материалов в снижении веса во всех этих областях и, в частности, в аккумуляторных блоках .
Вес, таким образом, является одним из нескольких факторов, ограничивающих потребительский спрос и объем продаж электромобилей, к которым относятся следующие факторы:
- Мощность электромобилей
- Их автономия
- Их зарядные возможности и недостаточная сеть и инфраструктура для подзарядки
На первые два критерия напрямую влияет общий вес автомобиля и аккумуляторной батареи.Здесь становится критически важным выбор легких решений.
Сердце аккумуляторной системы и защитные компонентыДля начала, важно принять во внимание огромные размеры аккумуляторной батареи и, следовательно, ее вес . Обычно он находится под сиденьем автомобиля (водитель и пассажиры буквально едут поверх аккумуляторной системы). Каждый аккумуляторный блок состоит из массива или аккумуляторных модулей, как показано на рисунке ниже.Внутри каждого из этих модулей (вверху, внизу и между ячейками) необходимо выбрать легких теплоизоляционных материалов и интегрировать их в Thermal Management Systems (TMS), чтобы ограничить передачу температуры (тепловой поток) между одним ячейка в другую.
Ключевые компоненты аккумуляторной системы и возможные варианты- Сам упаковка, представляющая собой огромную коробчатую конструкцию
- Модули, интегрированные в каждую из этих коробок
- Очень большое количество ячеек, из которых состоят эти модули
- Критическая изоляция, позволяющая системам управления температурой (TMS) эффективно функционировать .
Этот тип материалов для терморегулирования должен быть силиконовой пены.
В качестве материала выбора все чаще используется силикон . Силиконовые составы можно адаптировать к различным формам, — в зависимости от их конкретной функции в разных частях аккумуляторной батареи. Если критерием является снижение веса на , силиконов могут быть преобразованы в пен с низкой плотностью. См. Нашу специальную статью о том, как выбрать терморегулирующие материалы для легких аккумуляторных блоков.
Чтобы уравновесить эту возможность, вам необходимо знать, что силиконовые пены не соответствуют всем проектным спецификациям. В настоящее время силиконовые пены чрезвычайно эффективны для теплоизоляции и защиты ячеек от теплового разгона , но не отвечают требованиям теплопроводности. Фактически, трудно согласовать проект теплопроводности с важным снижением веса , поскольку теплопроводящие силиконы являются очень плотными материалами .Проводятся исследования, чтобы решить эту проблему с помощью инновационных материалов завтрашнего дня.
СводкаВес становится основным элементом общей конструкции систем терморегулирования, так же как и выбор легких теплоизоляционных материалов . Конечно, использование легких материалов, таких как силиконовая пена , может иметь несколько более высокую начальную цену, чем другие материалы, такие как традиционные полиуретаны.Однако это в значительной степени компенсируется производительностью , безопасностью и соображениями долгосрочной производительности , так что в долгосрочной перспективе совокупная стоимость владения (TCO) ниже, а качество и срок службы являются значительно улучшилось.
Все факторы, упомянутые в этом обзоре, могут быть интегрированы на начальном этапе в конструкцию вашего аккумуляторного блока и на последующем этапе производственного процесса. В любой момент вам может потребоваться указать конкретные материалы для управления температурным режимом .
Критика веса полуавтоматической батареиTesla коренится в устаревших идеях: EV expert
Многие скептики, критически относящиеся к электромобилям дальнего следования, таким как Tesla Semi, обычно утверждают, что вес аккумуляторов транспортных средств делает их неэффективными по сравнению с конкурентами, работающими на дизельном или водородном топливе. Однако, как недавно заметил ветеран и эксперт по электромобилям, эти идеи уходят корнями в устаревшие представления о весе аккумулятора. А если учесть более современные аккумуляторные технологии, электрические грузовики класса 8 могут быть не только осуществимы; они могут оказаться ближе, чем ожидалось.
В недавнем выпуске журнала Bulk Distributor Magazine за ноябрь / декабрь 2020 года Ауке Хекстра, старший советник по электрической мобильности в Технологическом университете Эйндховена, отметил, что вопреки распространенному мнению, грузовики для дальних перевозок не будут последними. автомобили должны работать от аккумуляторных батарей. Это в немалой степени связано с развитием аккумуляторных технологий. Хоэкстра отметил, что в течение пяти лет, по его мнению, «электрические грузовики станут логическим выбором для многих грузовых автомобилей». А в течение 10 лет такие автомобили, как Tesla Sei, вероятно, будут доминировать в новых продажах.
Ошеломляющий прогресс аккумуляторных технологий можно увидеть в том, насколько батареи стали лучше и дешевле с годами. Хоэкстра отметил, что мифы о том, что электрические грузовики слишком тяжелые, были правдой 20 лет назад, но не сегодня. Если бы электрические дальнобойщики существовали 20 лет назад, они, вероятно, питались бы от свинцово-кислотных аккумуляторов, и, если предположить, что емкость аккумулятора составляет 1 МВт-ч, такому транспортному средству потребуется пакет, который, вероятно, будет весить около 25 тонн. Это больше, чем вся полезная нагрузка грузовика.Конечно, сегодня это не так.
Хекстра отметил, что, когда он написал свою первую книгу об электромобилях для Министерства автомобильного транспорта Нидерландов 13 лет назад, литий-ионные батареи начали появляться. Литий-ионные батареи позволили снизить вес, в результате чего батарея мощностью 1 МВтч весила всего около 10 тонн. Сегодня это даже лучше, поскольку современные электромобили имеют батареи, которые весят около 5 кг на кВтч или 5 тонн на МВтч. «Я ожидаю, что через пять лет этот вес снизится до трех.5 тонн. И это еще не все », — написал ветеран электромобилей.
Грузовикикласса 8, такие как Tesla Semi, которые изначально разрабатывались как электрические, вероятно, будут иметь еще большие преимущества в весе. Хукстра подсчитал, что Tesla увидит дальнейшее снижение веса примерно на 2,5–3 тонны за счет полностью электрической платформы автомобиля. «Электродвигатель легче, и вы можете избавиться от дизельного бака и обработки выхлопных газов. Затем вы помещаете электродвигатели между колесами и теряете дифференциал, карданный вал и множество других компонентов », — написал он.
Что особенно интересно, эти оценки даже не принимают во внимание инновации, которые компания Tesla представила на мероприятии Battery Day. После того, как в уравнение войдут 4680 ячеек и структурные аккумуляторные батареи Tesla, Semi станет еще более привлекательной альтернативой грузовикам с дизельным двигателем. Хукстра подсчитал, что структурные аккумуляторные блоки Tesla могут сэкономить еще одну тонну от общего веса Semi, поскольку аккумулятор практически вытеснит стальные балки, которые придают традиционным дальнобойщикам 8-го класса жесткость.Имея это в виду, ветеран электромобилей отметил, что «вес батареи скоро станет проблемой прошлого».
У электрических грузовиков есть и другие преимущества, которые были выделены Хоэкстра в своей статье, например, экономия затрат, которая будет достигнута в результате использования парка электрических грузовиков. Это то, что Tesla подчеркивала в прошлом, когда генеральный директор Илон Маск заявил во время презентации автомобиля, что Semi значительно подорвет конкурентов с дизельными двигателями, когда дело доходит до эксплуатационных расходов.Добавьте к этому низкие требования к обслуживанию электромобилей, а также тот факт, что батареи теперь служат намного дольше, и грузовики, такие как Tesla Semi, вероятно, станут очень привлекательными вариантами для операторов в самом ближайшем будущем.
Добавление полимеров и противопожарной защиты токосъемникам батареи делает ее легче, безопаснее и примерно на 20% эффективнее — ScienceDaily
Ученые Стэнфордского университета и Национальная ускорительная лаборатория SLAC Министерства энергетики США модернизировала один из самых тяжелых компонентов батареи — листы медной или алюминиевой фольги, известные как токоприемники, — поэтому они весят на 80% меньше и немедленно тушат любые возгорания.
По словам исследователей, в случае принятия эта технология может решить две основные задачи исследования аккумуляторов: увеличить дальность действия электромобилей и снизить опасность возгорания ноутбуков, сотовых телефонов и других устройств. Это особенно важно, когда аккумуляторы заряжаются очень быстро, что приводит к большему количеству повреждений аккумулятора, которые могут привести к возгоранию.
Исследовательская группа описала свою работу 15 октября в журнале Nature Energy .
«Токосъемник всегда считался мертвым грузом, и до сих пор он не использовался для увеличения производительности батареи», — сказал И Цуй, профессор SLAC и Стэнфордского университета и исследователь Стэнфордского института материаловедения и энергетики ( СИМЕС), который руководил исследованием.
«Но в нашем исследовании уменьшение веса коллектора на 80% увеличило удельную энергию литий-ионных аккумуляторов — сколько энергии они могут хранить при заданном весе — на 16-26%. Это большой скачок по сравнению со средним показателем. За последние годы достигнут рост на 3% ».
Отчаянно стремится похудеть
Литий-ионные батареи, будь то цилиндры или пакеты, имеют два токоприемника, по одному на каждый электрод. Они распределяют ток, протекающий через электрод или выходящий из него, и составляют от 15% до 50% веса некоторых мощных или ультратонких батарей.Снижение веса батареи желательно само по себе, позволяя использовать более легкие устройства и уменьшая вес электромобилей, которые приходится таскать с собой; накопление большего количества энергии при заданном весе позволяет устройствам и электромобилям дольше работать без подзарядки.
Снижение веса и воспламеняемости аккумуляторов также может оказать большое влияние на переработку за счет снижения затрат на транспортировку переработанных аккумуляторов, сказал Цуй.
Исследователи в области производства аккумуляторов пытались уменьшить вес токосъемников, сделав их более тонкими или пористыми, но эти попытки имели нежелательные побочные эффекты, например, делали аккумуляторы более хрупкими или химически нестабильными или требовали большего количества электролита, что повышает их прочность. стоимости, сказал Юшэн Е, научный сотрудник лаборатории Цуй, который проводил эксперименты с приглашенным ученым Лянь-Ян Чоу.
Что касается вопроса безопасности, он сказал: «Люди также пытались добавить антипирен в электролит батареи, который является горючей частью, но вы можете добавить только столько, чтобы он стал вязким и больше не проводил бы хорошо ионы».
Конструирование сэндвича из полимерной фольги
После мозгового штурма Цуй, Е и аспирант Яюань Лю разработали эксперименты по созданию и тестированию токоприемников на основе легкого полимера, называемого полиимидом, который устойчив к огню и выдерживает высокие температуры, создаваемые быстрой зарядкой аккумулятора.Антипирен — трифенилфосфат или TPP — был внедрен в полимер, который затем был покрыт с обеих сторон ультратонким слоем меди. Медь не только выполняет свою обычную работу по распределению тока, но также защищает полимер и его огнестойкость.
Эти изменения уменьшили вес токосъемника на 80% по сравнению с сегодняшними версиями, сказал Йе, что приводит к увеличению плотности энергии на 16-26% в различных типах батарей, и он проводит ток так же хорошо, как обычные коллекторы с без деградации.
Под воздействием открытого пламени зажигалки карманные батареи, изготовленные с использованием современных коммерческих токоприемников, загорелись и сильно горели, пока не сгорел весь электролит, — сказал Е. Но в батареях с новыми негорючими коллекторами огонь так и не разгорелся, вызвав очень слабое пламя, которое погасло в течение нескольких секунд и не вспыхнуло снова, даже когда ученые попытались его снова зажечь.
По словам Куи, одним из больших преимуществ этого подхода является то, что новый коллектор должен быть простым в изготовлении, а также более дешевым, поскольку он заменяет часть меди на недорогой полимер.Так что масштабирование его для коммерческого производства, по его словам, «должно быть вполне выполнимо». Исследователи подали заявку на патент через Стэнфорд, и Куи сказал, что они свяжутся с производителями батарей, чтобы изучить возможности.
Ни один из способов увеличения запаса хода электромобиля не является дешевым, согласно отчету
Беспокойство о запасе хода остается одним из самых больших препятствий на пути широкого внедрения электромобилей, но два основных способа увеличения запаса хода оказываются дорогими, согласно новому отчету Lux Research. .
Аккумуляторные блоки большего размера стоят дороже, но снижение веса может оказаться нерентабельным, согласно отчету, в котором для экономической эффективности установлен порог менее 5 долларов за килограмм сэкономленного веса.
Но для снижения веса часто используются другие, более дорогие материалы. Сообщается, что использование высокопрочной стали и алюминия в конструкциях транспортных средств, а также углеродного волокна для сидений — это возможные области, которые следует учитывать автопроизводителям.
Nissan тестирует новый процесс производства пластика, армированного углеродным волокном
Lux более оптимистично смотрит на аккумуляторные технологии.Хотя аккумуляторные блоки делают электромобили относительно тяжелыми по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, в отчете говорится, что использование рекуперативного торможения наряду с ожидаемым повышением плотности энергии аккумулятора означает, что электромобили не требуют большего веса, чем их аналоги с двигателем внутреннего сгорания.
Battery tech также имеет больше «взлетно-посадочной полосы», чем технология материалов, а это означает, что у нее больше возможностей для снижения затрат, говорится в отчете. Аналитики отметили, что повышенная плотность энергии сама по себе может выполнять часть работы легких материалов, устраняя необходимость увеличивать размеры аккумуляторных блоков для достижения заданного диапазона.
Масса автомобиля / кВт / ч в сравнении с диапазоном BEV — Lux Research, ноябрь 2020 г.
Таким образом, хотя снижение веса имело решающее значение для увеличения расхода топлива для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, к 2030 году электромобили будут меньше полагаться на облегченный вес и больше на усовершенствования в области аккумуляторных технологий, прогнозируется в отчете.
Это, безусловно, было бы более удобным маршрутом для автопроизводителей — особенно после того, как они исчерпали другие средства, такие как аэродинамика, шины и остальная часть силовой установки.
Aptera привлекла большое внимание своей концепцией снижения веса и сверхэффективного транспортного средства, но подобные конструкции могут не обеспечивать такой же уровень безопасности, как обычные легковые автомобили.
Между тем, федеральные правила по топливной эффективности, вероятно, увеличат размеры транспортных средств. Это связано с тем, что более крупные автомобили имеют более низкие целевые показатели экономии топлива в рамках корпоративной средней экономии топлива (CAFE).
Большинство согласятся с тем, что вне реальности совместимости с авариями, способ повысить эффективность — это более легкие автомобили, в которых перевозится больше людей.
Что касается веса батареи на киловатт-час, по крайней мере, один анализ показывает, что меньшие батареи в гибридах будут лучше использовать относительно редкие аккумуляторные элементы. Однако гибриды по-прежнему будут нести какой-то дополнительный вес — двигатель внутреннего сгорания и все, что с ним связано.
Литиевый автомобильный аккумулятор группы 24 — антигравитационные батареи
Первая батарея со встроенным беспроводным запуском от внешнего источника ! Беспроводной брелок Дистанционный запуск от внешнего источника.Так что вы больше никогда не попадете в разряд разряженного аккумулятора!
ПОЛНАЯ система управления батареями (BMS), включая переразряд, перезаряд, короткое замыкание, тепловую защиту и балансировку ячеек.
ТЕХНОЛОГИЯ RE-START : Аккумулятор RE-START может перезапускаться самостоятельно. Он интеллектуально контролирует свое состояние и, если он обнаруживает чрезмерную разрядку, переходит в спящий режим, но сохраняет достаточно энергии, чтобы вы могли перезапустить свой автомобиль. Просто нажмите беспроводной брелок.
ОБОРУДОВАНИЕ OEM : точные размеры для замены свинца / кислоты. Никаких дополнительных модификаций или лотков устанавливать не требуется.
БОЛЬШЕ СЛУЖБЫ : в 2–3 раза дольше срок службы свинцово-кислотных и других литиевых батарей благодаря полной системе управления батареями.
HIGH POWER : Максимальный ток пуска в 3 раза выше, чем у свинцово-кислотной батареи аналогичного размера. Лучший запуск и более высокое напряжение при запуске.
УЛЬТРАЛЁГКИЙ : Батарея Antigravity RE-START может быть на 70% легче свинцово-кислотного эквивалента.Это соответствует примерно 25-55 фунтам мгновенной потери веса, просто заменив батарею! Это делает литий-ионную батарею Antigravity наиболее экономичным продуктом для похудения, предлагая лучший запуск, управляемость и торможение! Реальное значение производительности!
НИЗКИЙ САМОРАЗРЯД : Аккумулятор RE-START не саморазряжается, как свинцово-кислотные аккумуляторы. Он обеспечивает более длительное время хранения при условии, что на аккумуляторе не происходит чрезмерного паразитного разряда.
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ В АВТОМОБИЛЕ : Намного более устойчив к вибрации, чем свинец / кислота.Невероятно устойчивый к ударам и вибрации; внутри нет жидкости или кислоты, которые можно пролить или слить. Не выделяет опасный водород во время зарядки и не будет протекать жидкости, которые могут повредить отделку или шасси, например, кислоту.
БАТАРЕЯ, БЕЗОПАСНАЯ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ : Без кислоты или тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий или ртуть. Всегда не забывайте относиться к утилизации аккумуляторов ответственно!
.