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 Калифорнийского университета в Риверсайде в новом исследовании, опубликованном в «Energy Storage». Чтобы исправить это, исследователи разработали метод зарядки при более низких температурах с меньшим риском катастрофического повреждения и потери емкости для хранения.
Заряжайте батареи правильно
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, взятых из автомобиля Тесла, используя тот же метод быстрой зарядки, что и быстрые зарядные устройства, установленные вдоль автострад.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Они также зарядили устройство, 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. Она отключает зарядку, когда 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 исчезать намного быстрее, и после 40 циклов зарядки батареи сохраняли только 60% своей емкости. Батареи, заряженные с использованием метода зарядки с внутренним сопротивлением, после 40-го цикла сохранили емкость более 80%.
   
 
Быстрая зарядка повреждает аккумуляторы электромобилей
Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы емкостью 80% в большинстве случаев достигли конца срока эксплуатации. Батареи, заряженные с использованием промышленного метода быстрой зарядки, достигли этого уровня после 25 циклов зарядки, в то время как батареи с внутренним сопротивлением были рабочими 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 корпусе аккумуляторов при промышленном методе зарядки  воздействуют с электродами и электролитом, что увеличивает риск возгорания или взрыва. Высокая температура (60 градусов по Цельсию) 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 деградацию 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 статьи.
Исследователи подали заявку на патент алгоритма быстрой зарядки с адаптивным внутренним сопротивлением, который может быть лицензирован производителями аккумуляторов и автомобилей. В то же время, UCR Battery Team рекомендует свести к минимуму использование коммерческих быстрых зарядных устройств, подзаряжать батареи при полной разрядке, и предотвращать перезаряд.

быстрзар

 

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 Калифорнийского университета в Риверсайде в новом исследовании, опубликованном в «Energy Storage». Чтобы исправить это, исследователи разработали метод зарядки при более низких температурах с меньшим риском катастрофического повреждения и потери емкости для хранения.

 

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, взятых из автомобиля Тесла, используя тот же метод быстрой зарядки, что и быстрые зарядные устройства, установленные вдоль автострад.

 

Они также зарядили устройство, 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. Она отключает зарядку, когда 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 исчезать намного быстрее, и после 40 циклов зарядки батареи сохраняли только 60% своей емкости. Батареи, заряженные с использованием метода зарядки с внутренним сопротивлением, после 40-го цикла сохранили емкость более 80%.

 

Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы емкостью 80% в большинстве случаев достигли конца срока эксплуатации. Батареи, заряженные с использованием промышленного метода быстрой зарядки, достигли этого уровня после 25 циклов зарядки, в то время как батареи с внутренним сопротивлением были рабочими 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 корпусе аккумуляторов при промышленном методе зарядки  воздействуют с электродами и электролитом, что увеличивает риск возгорания или взрыва. Высокая температура (60 градусов по Цельсию) 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.

 

«Наш альтернативный адаптивный алгоритм быстрой зарядки позволил уменьшить деградацию 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 статьи.

 

Исследователи подали заявку на патент алгоритма быстрой зарядки с адаптивным внутренним сопротивлением, который может быть лицензирован производителями аккумуляторов и автомобилей. В то же время, UCR Battery Team рекомендует свести к минимуму использование коммерческих быстрых зарядных устройств, подзаряжать батареи при полной разрядке, и предотвращать перезаряд.

 

https://econet.ru/articles/bystraya-zaryadka-povrezhdaet-akkumulyatory-elektromobiley

 


16.03.2020