Ce trebuie să știți despre bateriile EV
Acest articol a fost publicat inițial pe 25 septembrie 2019.
Vehiculul electric (EV) ca soluție de energie verde a devenit deja un înlocuitor popular și acceptat pentru vehiculul cu motor cu combustie internă (ICE). Utilizarea lor crește zilnic, din cauza creșterii gradului de conștientizare a emisiilor de carbon, a stimulentelor guvernamentale, cum ar fi furnizarea de vehicule electrice privilegiate și, desigur, a creșterii prețurilor la petrol și a reducerii rezervelor. Potrivit perspectivelor vehiculelor electrice Bloomberg NEF (BNEF) 2019, vehiculele electrice vor reprezenta 55% din toate autoturismele noi din întreaga lume până în 2040. În plus, comparativ cu vehiculele ICE, motoarele EV sunt mai eficiente și reacționează rapid cu un cuplu ridicat. De asemenea, sunt eficiente din punct de vedere al costurilor datorită costurilor mai mici de combustibil și de întreținere. Astăzi, există diferite modele de vehicule electrice de succes, de la modele economice la modelele sportive puternice.
Performanța EV este strâns legată de designul acumulatorului care alimentează motorul vehiculului și trebuie să poată furniza suficient curent pentru motor pe o perioadă mai lungă de timp. Deoarece o celulă a bateriei asigură o tensiune și o capacitate destul de reduse, într-un EV, sute de celule sunt conectate în serie și în paralel pentru a furniza tensiunea și amplificatorul de ore (Ah) necesare. De exemplu, un EV puternic precum Tesla Model S are 7.104 celule de baterie.
Este bine cunoscut faptul că bateriile litiu-ion (Li-Ion) sunt tipul de baterie cel mai frecvent utilizat în vehicule electrice. Cu toate acestea, mai multe tipuri diferite de baterii au fost utilizate și în vehiculele electrice. Acest articol va prezenta diferitele tehnologii ale bateriei utilizate în vehicule electrice și va explora avantajele și dezavantajele acestora.
Parametri importanți ai bateriei
Există informații specifice disponibile despre fiecare baterie, dar două valori comune sunt tensiunea și capacitatea bateriei Ah. Tensiunea nominală a bateriilor plumb-acid este de 2V sau 12V, în timp ce bateriile Li-Ion pot fi cuprinse între 3,3-3,7V. Bateriile cu hidrură de nichel-metal (NiMH) au o tensiune nominală de 1,2V. Capacitatea nominală (Ah) este valoarea curentă care poate fi furnizată de baterie într-o oră. Aceasta indică cantitatea de energie stocată în baterie. Informații suplimentare suplimentare sunt tipul bateriei și numărul de celule din șirul bateriei.
Pentru a selecta cel mai potrivit tip de baterie pentru o aplicație EV, trebuie luați în considerare următorii parametri ai bateriei:
Tipuri de baterii utilizate în vehicule electrice
Vehiculele electrice sunt alimentate de baterii reîncărcabile. Acest tip de baterie oferă o reacție chimică reversibilă, permițând atât descărcarea, cât și procesul de încărcare. În timpul procesului de descărcare a bateriei, curentul electric curge de la catod (+) la anod (-), în timp ce procesul invers are loc în timpul încărcării.
Deoarece nu există o baterie universală ideală, diferite tipuri de baterii sunt potrivite pentru aplicații diferite. Principalele tipuri de baterii reîncărcabile sunt acidul cu plumb, nichelcadmiu (NiCd), hidrură de nichel-metal (NiMH) și Li-Ion. Bateriile NiCd sunt înlocuite de baterii mai eficiente și mai ecologice, cum ar fi NiMH și Li-Ion. Deși bateriile NiCd sunt robuste, mai puțin predispuse la deteriorare și durează mai mult, ele sunt o tehnologie învechită și sunt extrem de toxice.
Baterii cu plumb-acid
Tehnologia bateriei plumb-acid este matură și fiabilă, dar este considerată învechită. Două tipuri obișnuite de baterii plumb-acid sunt bateriile de pornire a motorului și bateriile cu ciclu adânc utilizate în vehicule electrice (în zilele noastre în lifturi sau în cărucioare de golf). Acest tip de baterie necesită inspecția nivelului de electroliți și are o durată scurtă de viață, la aproximativ trei ani. Aceste baterii au o rată de energie specifică slabă (34 Wh/kg). Deoarece sunt grele (amintiți-vă, este fabricat din plumb) pentru a furniza suficientă energie, într-o aplicație EV aceste baterii ar putea reprezenta 25 până la 50% din masa totală a vehiculului. De asemenea, au un impact negativ asupra mediului, generează gaze dăunătoare, sunt toxice și conțin acid sulfuric concentrat. Acest tip de baterie a fost utilizat la începutul vehiculelor electrice (de exemplu, General Motors EV1). Având în vedere toate dezavantajele menționate și noile dezvoltări disponibile în alte tipuri de baterii, bateriile cu plumb-acid nu sunt utilizate în nici un design nou EV.
Baterii NiMH
Având în vedere energia specifică, bateriile NiMH sunt superioare celor din plumb-acid, deoarece au dublu valoarea de 68 Wh/kg (cu un interval de 60 până la 120 Wh/kg). Această caracteristică permite o greutate mai mică a bateriei și reduce spațiul necesar pentru depozitarea bateriilor. Cu toate acestea, acest lucru este încă semnificativ mai mic în comparație cu bateriile Li-Ion, care au o valoare specifică cu 40% mai mare a energiei specifice. Principalul avantaj al bateriilor NiMH este durabilitatea lor. Bateriile cu nichel sunt bine dovedite pentru utilizare în vehicule electrice. Multe mașini cu aceste baterii sunt pe drum de peste 100.000 de mile și funcționează cu succes de peste 7 ani. Practic, acesta este singurul tip de baterie dovedit a fi de durată (bateriile Li-Ion promit o viață lungă, dar va trebui să vedem dacă este cazul după ce au avut ani de utilizare reală).