Na naši spletni strani Avtomanija.com uporabljamo piškotke, s katerimi izboljšujemo vašo uporabniško izkušnjo in vam zagotavljamo ustrezne vsebine in oglaševanje. Z nadaljno uporabo naše spletne strani se s tem strinjate.

Nadaljuj...
Mraza in vročine ne marajo
Tehnika   |   Litij ionske baterije
Mraza in vročine ne marajo
300 kilometrov dosega na lep topel sončni dan, le 160 pozimi, ko je zunaj nekaj malega pod ničlo. Litij-ionske baterije so primadone, ki ne marajo mraza, ne pretirane vročine.
Artur Švarc
2. januar 2021 | 19:30:00

Posledično z občutnim padcem temperature pozimi ne pade samo kapaciteta, pač pa tudi hitrost polnjenja, kar pomeni precejšnjo odstopanje od deklariranih številk proizvajalca in nemalokrat tudi slabo voljo. Razlog pa se skriva v arhitekturi baterij, ki se od svojega nastanka niso bistveno spremenile.

Električni avtomobili so na pohodu in njihove vozne lastnosti in enostavnost počasi pošiljajo Benzov koncept na smetišče zgodovine. Težava prav za vsak električni avto pa so baterije, ki so v osnovi enake kot jih je pred 220 zastavil Alessandro Volta.

Sodobne baterije so kot človek – pri znosnih temperaturah lahko dajo od sebe 100 %, govorimo o 20 stopinjah Celzija. Že pri 30 stopinjah zmogljivost baterije pade za 20 %, pri 45 stopinjah pa za polovico. Ta del se običajno pri EV ne pozna tako očitno, saj ima večina proizvajalcev baterijam dodan temperaturni menedžment, torej aktivno hlajenje, ki sicer požira nekaj elektrike, vsekakor pa ne tako dramatično kot bi trpelo obnašanje baterije brez tega.

Težava nastopi, ko temperature padejo navzdol – takrat so baterije počasne, kar velja za vse sodobne električarje in tudi vse ostale baterijsko gnane naprave. Vzemite iz žepa telefon in ga poskusite uporabljati pri minus 5, ko je napolnjenost baterije še okoli 15 - 20 %. V roku minute se bo ugasnil.

Tako stare svinčene kot Nikelj-metal hidridne in sodobne Litij-ionske, vse imajo težave s pretoplim ali prehladnim okoljem.

Med temi različnimi kemičnimi zasnovami baterije so razlike zaradi energijske gostote precej različne. Sodobna Litij-ionska baterija premore okoli 150 Wh na kilogram teže baterije, kar je 2 in pol krat več od starejših NiMH. So manjše in lažje in so zato uspele. Tu vas bodo zdaj spomini poslali malce nazaj v osnovnošolsko kemijo in slavno redukcijo in oksidacijo. Baterije vsebujejo grafitno anodo (+), ki jo lahko zamenjuje nikljeva ali manganova, litij kobaltova katoda (-) in tekoč karbonatni elektrolit, v katerem je raztopljena litijeva sol.

Odvisno od praznjenja ali polnjenja litijevi ioni potujejo od anode h katodi ali obratno, kar je v normalnih pogojih konstanten in neoviran proces, v nasprotnem se lahko upočasni, prekine ali v nekaterih celicah preide celo do kratkega stika.

V nizkih temperaturah se reakcija upočasni preprosto zato, ker se zgosti elektrolit, kar je normalen fizikalen in kemični proces, predvsem pri praznjenju baterije. Li-ion baterije lahko dajejo od sebe elektriko vse do -40 stopinj Celzija, a to v omejeni kapaciteti in z dodanim gretjem, polnjenje pa enostavno ni mogoče, saj je pretok preveč upočasnjen. Tudi zato v Sibiriji pozimi delujočega električnega avtomobila ne boste srečali.

Za izum baterije se lahko zahvalimo Italijanu Alessandru Volti, rek pa govori o 0 do 220 voltov v 220 letih, kar ni pretirano dobra številka. Tudi zato je Porsche prvi proizvajalec, ki je svoj električni avto zastavil na 800-voltni arhitekturi. Višja voltaža pomeni tanjše povezave, kar spet pomeni v bolj konstantno delovanje, skrajšan čas polnjena, manjšo težo in manjšo prostornino.

A Taycan je vseeno odvisen od zastarele litij-ionske tehnologije, Porsche pa je eden od mnogih proizvajalcev, ki dela na raziskavah in razvoju, predvsem v smeri stabilnejšega solidnega elektrolita, ki je manj občutljiv na temperaturne vplive in ni gorljiv.

Nova alternativa so tudi baterije na osnovi Litija, ki za oksidant uporabljajo kar zrak iz okolice, kar spet pomeni nekaj manjšo težo, prav tako je njihova energijska gostota že zelo blizu bencinske, kar spet pomeni tehnologijo prihodnosti.

Še bolj revolucionarna tehnologija, ki prihaja, so Litij-žveplove baterije, ki so še kar nekaj let od redne uporabe, do takrat pa smo obsojeni na 30 let staro tehnologijo, katere napredek je praktično le v ceni izdelave, medtem ko je komponenta, ki zadeva zmogljivosti, taka kot je.

Za dodajanje komentarjev morate biti prijavljeni.
spartan
Tukaj se naj omenim "bagdadsko baterijo", kot zanimivost.
2.1.2021 23:34:12
skrivo
Aichi, dober članek, sicer marsikaj manjka, ampak za nek osnovni vpogled laika je to dovolj dobro. Ko si že omenil litij-zrak baterije, naj dodam, da bi le te pomenile dokončen konec za nafto (zadnji žebelj v krsto), ampak na srečo naftašev ta reč ne zmore več kot le nekaj polnilnih ciklov in kljub desetletnim raziskavam bistvenega napredka še ni, podobno kot je to pri fuzijskem reaktorju - večno 40 let oddaljena tehnologija
3.1.2021 1:43:19
skrivo
Aichi, še to: a veš kaj tudi precej vpliva na manjši doseg EVjev pozimi? Fizika! Pozimi je večja gostota zraka! Na to vsi pozabljate! Ko sem davno tega imel R5 (brez klime, pozimi in poleti enake rezmere), sem opažal, da je pozimi kar precej več pil, pa čoka skoraj da nisem uporabljal (še gume sem imel letne) tudi na dolge ture z res ogretim motorjem ni bilo nič bolje, poleti je veliko manj pilo. S tem sem si razbijal glavo, potem mi je pa en fizik v študentu rekel, da naj pogledam v priročnik za gostoto zraka pri različnih temperaturah.... ja, potem mi je bilo vse jasno
3.1.2021 1:52:12
skrivo
Še en popravek: litijeve baterije imajo podano nazivno kapaciteto pri 25 stopinjah C (standard). Pri 30 ali 45 stopinjah C imajo kapaciteto še nekoliko večjo (recimo % ali 2) in notranjo upornost še nižjo. Slika je podobna še malo višje. Le nižje temperature so problem, vendar kapaciteta ne pade, ponavljam ne pade! Se pa notranja upornost drastično poveča, kar pomeni, da pri obremenitvi napetost preveč pade in tako avto ne gre ali pa nima moči. Pri zelo majhni moči praznenja (neuporabno za avto) pa tudi litijeva baterija pri minus 20 stopinjah C da praktično enako količino energije kot pri plus 25 stopinjah C. To je res malo preveč globoko za laike, ampak tako je. Seveda pa obstajajo Litij-titan (LTO) baterije, ki še čisto super delajo pri -30 stopinjah, zmorejo tudi 5 minutno polnjenje in vsaj 30.000 polnjenj (v slengu jim rečemo "večne baterije"), še gorijo ne, a imajo le eno preveč veliko hibo: gostota energije je 3x nižja od npr. baterij v Teslah (posledično je cena tudi visoka). Jih pa uporablja vojska, pa za zahtevne baterijske hranilnike so super. Da se jih z lahkoto kupiti, ker se kljub temu proizvajajo na veliko (najbolj znane so Toshiba SCIB)
3.1.2021 2:09:51
macolar
Kar se same fizike tiče je tu še tlak v gumah. Bolj kot je mrzlo bolj jo potegne skupaj, posledično se veča kotalni upor.
3.1.2021 10:17:31
spartan
Bolj je mrzlo, vec bencina natankas (ker se zgosti)...majhna finta za sparanje
3.1.2021 14:02:02
tadejkrze
? Kaj pa je narobe povedal?
3.1.2021 17:28:50
spartan
Tule bi se poudaril li-fosfatne baterije. Ne gorijo (se ne pregrevajo kot klasicne li-ion baterije). Imajo tudi visoko baterijsko gostoto in so ze v seijski proizvodnji. Vozilo kitajskega proizvajalca BYD ima s kapaciteto baterije 81kW doseg 600 km (nazivno). Je pa BYD najvecji kitajski proizvajalec el. avtomobilov. So pa z uporabo grafena v bateriji povecali tudi hitrost polnjenja, tako da zares prednjacijo pri razvoju. Kot zanimivost naj omenim, da F1 tudi uporablja te li-fosfatne baterije v Kersu.
4.1.2021 14:40:35

O Avtomaniji

Kontakt z nami

Podportali

© Copyright 1999-2019 Avtomanija