Види акумуляторів, їх переваги та слабкі сторони

1. Гібриди, плагін-гібридні і електричні автомобілі: Які батареї для них підходять найкраще Всього 10-12...
2. Нікель-метал-гидридні (Ni-MH) акумулятори
3. Решта типів акумуляторних батарей

Гібриди, плагін-гібридні і електричні автомобілі: Які батареї для них підходять найкраще

Наши партнеры ArtmMisto

Всього 10-12 років тому ми не змогли б поговорити на таку тему як використання різних типів акумуляторів в гібридних, плагін- гібридних і електричних автомобілях по одній простій причині, їх практично не існувало в природі, а робочі екземпляри можна було порахувати по-старому, на пальцях обох рук.

Тепер ми в 2016 році. І навколо нас в містах їздить чимала кількість гібридних машин, трапляються плагін- гібридні варіанти і навіть повністю електричні автомобілі. Свої види «зелених» автомобілів майбутнього розробляють або вже презентували майже всі головні гравці від автоіндустрії. Так що там говорити, навіть одні з найшвидших гоночних автомобілів в світі від Ferrari , Porsche і McLaren стали гібридними, так що люди вже не будуть дивитися на вас, як на дивного хіппі, коли ви станете згадувати слова "гібридний" або "електромобіль".

Також вже існує досить велика кількість електричних автомобілів, які харчуються частково або повністю від електрики, яке відповідно береться від батарей на борту ТС. Головні параметри, в які безумовно входить максимальна відстань, яку може подолати електрокар на одній зарядці і швидкість зарядки акумуляторів залежать від типу застосовуваних батарей. Саме тому ми порахували важливим описати загальні переваги та проблеми основних видів батарей на сьогоднішній час.

Два найбільш продаваних електричних транспортних засоби в світі-це Nissan Leaf, продано близько чверті мільйона одиниць на 2015 рік, потім слід Tesla Model S , Продажі якої зафіксовані в кількість приблизно в 100.000 штук. Збіг чи ні, але Leaf і Model S працюють від однакового типу літій-іонних (Li-Ion) батарей, тому ми почнемо нашу розповідь з них.

Літій-іонні (Li-Ion) акумулятори

Спочатку стали використовуватися для харчування портативних приладів побутової електроніки. Впродовж останнього десятиріччя літій-іонні акумулятори постійно розвивалися в автомобільному напрямку , Тому більшість сучасних (вироблених в 2015- 2016 роках) і майбутніх гібридів або повністю електричних автомобілів використовують в своїй схемі саме їх.

Не всі літій-іонні акумулятори схожі один на одного, основні відмінності, полягають в їх доповнення. Більшість портативних пристроїв, таких як смартфони, планшети або ноутбуки використовують в якості акумулює енергію елемента, Li-Ion батареї, створені на основі оксиду літію кобальту (LiCoO2), що дає їм високу щільність заряду.

LiCoO2 катоди також володіють деякими серйозними недоліками, вони більш сприйнятливі до так званого «теплового тікання», яке ініціюється під час перезарядження або роботи при високій температурі. Іншими словами, вони можуть буквально вибухнути, коли експлуатується неправильно або при екстремальних навантаженнях. Бути може з цієї причини в автомобілебудуванні далеко не всі виробники мають з ними справу.

Для більш енергоємного застосування, в таких приладах як електроінструмент, медична техніка і, перш за все автомобілі, існують літій-іонні акумулятори зроблені на основі літій-залізо фосфату (LiFePO4), оксиду літію марганцю (LMO) і оксиду кобальту марганцю літію нікелю (NMC) . Всі вони мають дещо меншу щільність енергії, ніж LiCoO2, але і краще в сенсі безпеки і більшої тривалості життя.

Дивіться також: Власник самостійно полагодив акумулятори гібридної Camry за $ 10, Toyota вимагала $ 4.456!

Більшість сучасних гібридних і електричних автомобілів використовують NMC літій-іонні батареї.

переваги

Найбільша перевага Li-Ion акумуляторів складається в кращому співвідношенні енергії до ваги, швидкості зарядки, у нього практично відсутній ефект пам'яті.

Велика питома енергія означає, що такі акумулятори можуть важити менше. Цей нюанс очевидно, робить їх більш придатними для використання в автомобілях, так як меншу вагу збільшує дистанцію на одній зарядці і продуктивність, в той же час надаючи автомобілю кращу керованість.

Швидкість зарядки акумуляторної батареї річ відносна. У реальному житті відмінностей між існуючими (застосовуваними) системами акумуляторів ви не побачите.

Літій-іонні акумулятори, мабуть найменше постраждали від проблеми ефекту пам'яті. Коротко кажучи, деякі типи батарей поступово будуть знижувати свою максимальну енергоємність з кожним циклом заряду-розряду. Зазвичай це відбувається, коли вони багаторазово заряджаються після того, як частково розряджаються.

У протівополоденность того, нікелеві акумулятори найбільше страждають від так званого ефекту пам'яті, при якому батарея з часом "запам'ятовує", що вона має меншу енергоємність.

недоліки

Найбільшим недоліком літій-іонних батарей є вартість їх виробництва, яка значно вище, ніж при використанні інших типів акумуляторів.

У порівнянні з нікелевими батареями, вони на 40 відсотків дорожче у виготовленні. Ціна витрат на виробництво буде вирахувана з гаманця покупця. Проте, слід пам'ятати, що виробничі витрати будуть поступово уменьшаеться з плином часу для всіх типів батарей.

Крім невеликого зниження напруги з кожним новим циклом заряда- розряду, кількість енергії, яку вони можуть утримувати (ємність) не зменшується з плином часу. В автомобілях, заявлені розробниками життєві цикли цих батарей складають 10 років. Повіримо на слово, поки настільки довго не тестувалася жодна акумуляторна Li-Ion батарея.

Таким чином, літій-іонні батареї мають найменшу кількість недоліків в порівнянні з більшістю своїх суперників, але вони до сих пір далекі від ідеального рішення.

Нікель-метал-гидридні (Ni-MH) акумулятори

Найстаріший тип так званих сучасних батарей, Ni-MH, як і раніше використовується в багатьох сучасних електрокарах, хоча літій-іонні акумулятори повільно почали витісняти їх з усіх основних напрямків, говоримо ми про гібриди, плагін-гібридних автомобілях або повністю електричних транспортних засобах, всюди видно перехід на більш сучасну систему зберігання енергії.

Набагато дешевше у виготовленні, ніж Li-іонні акумулятори , Проте нікель-метал-гидридні батареї також мають як позитивні, так і негативні сторони, які для більшості виробників можуть представляти реальну проблему при установці цього типу батарей в свої гібридні і електричні автомобілі .

На відміну від Li-іонів, нікель-металогідридні акумулятори використовують водень, нікель і титан або подібний до нього метал для зберігання енергії. Це і робить їх набагато більш дешевими у виробництві в порівнянні з першим типом акумуляторів, але, так як все більше автовиробників переходять на використання літій-іонних батарей (Tesla, наприклад), велика різниця в цінах повинна скоротитися.

переваги

До сих пір найбільшим потенціалом для зростання кількості вироблених нікель-метал-гідридних батарей є їх довговічність. За сучасними типами батарей необхідно стежити, доглядати, правильно їх експлуатувати, для того щоб вони працювали якомога довше, акумулятори NiMH переживають експлуатацію без особливих проблем, не втрачаючи ємності можуть прожити стільки ж, при мінімальному догляді.

Дивіться також: Десять найбільш економічних гібридних і електричних автомобілів

Їх міцність тісно пов'язана з безпекою, для них не потрібно додаткових запобіжних заходів, через вміст невеликої кількості м'яких токсинів, в порівнянні з іншими батареями. Крім того, високий вміст нікелю в них робить їх утилізації вигідною.

недоліки

Основною перешкодою для подальшого використання NiMH є їх низька щільність енергії , Яка майже на 40% менше, ніж у їх основного конкурента. Їх точно можна зробити по ємності такими ж, як і літій іонні батареї, але тільки шляхом збільшення їх розмірів, а відповідно і ваги.

У гібридах, плагін-гібридах і електромобілях, акумулятори виконують багато роботи під час руху, тут в фокус зору потрапляє ще одна неприємна риса нікель-металогідридних акумуляторів. Якщо їх швидко зарядити і потім використовувати під високим навантаженням, вони мають тенденцію генерувати велику кількість тепла, тому потрібна окрема система охолодження, що в свою чергу додає ще більше ваги.

Решта типів акумуляторних батарей

Є багато інших типів батарей, які, можливо, в кінці кінців, стануть використовуватися в автомобільній промисловості, але жоден з них не став по-справжньому революційним і вирішальним всі проблеми одночасно.

Розробляються / розроблені системи:

Кобальт Діоксид, фосфат заліза (FePo) і літій-фосфат заліза (LiFePO4), літій-повітря (Li -Air), літій-полімерна система (LiPo), нікель-кобальт-марганець (NCM), нікель-кобальт-алюміній (NCA ) і оксид марганцю (MnO) - це лише деякі з типів акумуляторів, які можуть з'явитися в серійних електромобілях в майбутньому.

Кобальт діоксідовие батареї на ринку вже більше десяти років, живлять невеликі електроприлади, такі як мобільні телефони, іграшки або ноутбуки. У них є два головні недоліки, особливо при серйозному використанні, це тепловий пробій і витрати виробництва, але в цілому, вони відмінно зарекомендували себе, коли справа доходить до щільності заряду.

Однією з найбільш стабільних і недорогих батарей став фосфат заліза, але ця система виконує роботу на більш низькій напрузі тому вам буде потрібно досить багато цього типу акумуляторів, щоб привести електричний автомобіль в рух.

Літій-полімерна система, LiPo, звучить гордо і своєрідно, насправді представляє з себе ще одну форму літій-іонних батарей. Основна відмінність полягає в тому, що літій-іонні полімери упаковані в так званому «форматі мішка», який має як свої переваги і недоліки. Ось чому вони зовсім недавно стали використовувати в автомобілях.

NCM і NCA батареям чекає ще довгий шлях становлення, до тих пір, поки вони стануть досить рентабельні для використання в автомобілях, не кажучи вже про те, щоб вони стали сприйнятливі до теплового пробою.

До сих пір одним з найбільш інтригуючих нових технологій залишається літій-повітряна батарея (LiAir), яка використовує окислення літію на аноді і відновлення кисню на катоді, щоб індукувати електричний струм. Двома основними перевагами літій-повітряного акумулятора є те, що це відмінне джерело енергії, майже зіставимо з бензином і від 5 до 15 разів могутніше, ніж поточні літій-іонні батареї.

У будь-якому випадку, ми ще далекі від цих альтернативних типів батарей, що встановлюються на вкрай обмежений відсоток гібридів і електромобілів . Але хороша новина в тому, що вони на підході і з ними прийдуть нові можливості у використанні електричної техніки в цілому і машин зокрема.