Све што желите да знате о батеријама на електрична возила

Брзина, километража, обртни моменат и сви такви витални параметри електричног аутомобила зависе искључиво од спецификација мотора и батерија које се користе у аутомобилу. Иако употреба снажног мотора није велика ствар, проблем лежи у дизајнирању батерија који би могли да дају довољно струје за мотор дуго времена, а да му се не умањи животни век. Да би се изборили са напоном и тренутном потражњом, произвођачи електричних возила морају да комбинују стотине, ако не и хиљаде ћелија, да би формирали батеријски пакет за један аутомобил. Да би дао идеју, Теслин модел С има око 7.104 ћелија, а Ниссанов лист има око 600 ћелија. Овај велики број, заједно са нестабилном природом литијумских ћелија, отежава дизајн батерија за електрични аутомобил. У овом чланку истражимо како је батерија за електрична возила дизајнирана за ЕВи који су витални параметри повезани са батеријама о којима треба водити рачуна.

Шта се налази у пакету батерија за електрична возила?

Да сте прочитали чланак Увод у електрична возила, до сада бисте већ одговорили на питање. За нове људе, дозволите ми да на брзину поновим ограничење. На доњој слици се види како је батерија Ниссан Леафа распарана на ниво ћелије из свог пакета.

Савремени електрични аутомобили користе литијумске батерије за напајање аутомобила из неких очигледних разлога о којима ћемо говорити касније у овом чланку. Али, ови Литхиум батерије имају само око 3,7 по ћелији, док Е. аутомобила захтева негде близу 300В. Да би се постигли тако високи напон и Ах оцена, литијумске ћелије се комбинују у серију и паралелну комбинацију да би формирали модуле, а ти модули заједно са неким заштитним круговима (БМС) и системом за хлађење распоређени су у механичко кућиште заједнички названо као батерија, као што је приказано горе.

Врсте батерија

Иако већина аутомобила користи литијумске батерије, нисмо само ограничени на то. Доступно је много врста хемије за батерије. Батерије се углавном могу класификовати у три врсте.

Примарне батерије: То су батерије које се не могу пунити. То јест, хемијску енергију може претворити у електричну, а не обрнуто. Пример би биле алкалне батерије (АА, ААА) које се користе за играчке и даљинске управљаче.

Секундарне батерије: Ово су батерије за које смо заинтересовани за електрична возила. Може претворити хемијску енергију у електричну енергију за напајање ЕВ, а такође може претворити електричну енергију у хемијску енергију током процеса пуњења. Ове батерије се обично користе у мобилним телефонима, електричним возилима и већини друге преносиве електронике.

Резервне батерије: Ово су посебне врсте батерија које се користе у врло јединственој апликацији. Као што назив наводи, батерије се већину свог животног века држе као резервне (приправне) и због тога имају врло малу стопу самопражњења. Пример би биле батерије за прслук за спашавање.

Основна хемија батерије

Као што је раније речено, постоји много различитих хемикалија које су на располагању за батерије. Свака хемија има своје предности и недостатке. Али без обзира на врсту хемије, постоји неколико ствари које су заједничке свим батеријама, дозволите нам да их погледамо, а да не улазимо много у њену хемију.

У батерији постоје три главна слоја, а то су катода, анода и сепаратор. Катода је позитивни слој батерије, а анода негативни слој батерије. Када је оптерећење прикључено на терминале батерије, струја (електрони) протиче од аноде до катоде. Слично томе, када је пуњач повезан на терминале акумулатора, проток електрона је обрнут, то јест од катоде до аноде, као што је приказано на горњој слици.

Да би било која батерија радила, требало би да се одвија хемијска реакција названа Реакција редукције оксидације. Понекад се назива и Редокс реакција. Ова реакција се одвија између аноде и катоде батерије кроз електролит (сепаратор). Анодна страна батерије ће бити спремна да добије електроне и отуда ће доћи до реакције оксидације, а катодна страна батерије ће бити вољна да изгуби електроне и отуда ће доћи до реакције редукције. Због ове реакције јони се прелазе са катоде на аноду батерије преко сепаратора. Као резултат, у аноди ће се акумулирати више јона. Да би неутралисао ову Аноду, мора електроне да потисне са своје стране на Катоду.

Али Сепаратор дозвољава проток јона само кроз њега и блокира свако кретање електрона од Аноде до Катоде. Дакле, једини начин на који батерија може да пренесе електроне је преко својих спољних терминала, то је разлог зашто када прикључимо терет на терминале батерије, добија се струја (електрони) која тече и мислила је.

Основе хемије литијумских батерија

Будући да ћемо разговарати о литијумским батеријама, јер су оне најпожељнија батерија за ЕВ, можемо мало више да истражимо њену хемију. Поново постоје многе врсте у литијумским батеријама, највише је литијум-никл-кобалт-алуминијум (НЦА), литијум-никл-манган-кобалт (НМЦ), литијум-манган-шпинел (ЛМО), литијум-титанат (ЛТО), литијум-гвожђе-фосфат (ЛФП) заједничке. Поново свака хемија има своје карактеристике које лепо илуструју слику испод слике Бостон Цонсултинг групе.

Од њих се литијум никл кобалт алуминијум највише користи због своје ниске цене. У више ових параметара ући ћемо касније у овом чланку. Али једна уобичајена ствар коју овде можете приметити је да је литијум присутан у свим батеријама. То је углавном због електронске конфигурације литијума. Неутрални атом литијумског метала је приказан доле.

Има атомски број три, што значи да ће се око његове нуклеазе налазити три електрона, а крајња љуска има само један валентни електрон. Током реакције овај валентни електрон се извлачи тако дајући нам један електрон и литијум-јон са два електрона који формирају литијум-јон. Као што је раније речено, електрон ће тећи кроз струју кроз спољне терминале батерије, а литијум-јон ће тећи кроз електролит (сепаратор) током редокс реакције.

Основе батерија за електрична возила

Сада знамо како батерија ради и како се користи у електричном возилу, али да бисмо наставили одавде, морамо разумети неке основне терминологије које се обично користе приликом дизајнирања батерија. Хајде да разговарамо о њима…

Оцена напона: Две врло честе оцене које можете да означите на батерији су њен напон и Ах оцена. Оловне киселине су обично од 12 В, а литијумске од 3,7 В. То се назива номинални напон батерије. То не значи да ће батерија све време пружати 3,7 В преко својих терминала. Вредност напона ће се разликовати у зависности од капацитета батерије. Ћемо дискутовати