Dentro e fuori con 10 minuti di ricarica elettrica del veicolo

08 January 2020
Dentro e fuori con 10 minuti di ricarica elettrica del veicolo

Gli ingegneri della Penn State hanno dimostrato che possono caricare un veicolo elettrico in dieci minuti. Le batterie agli ioni di litio si degradano se caricate rapidamente a temperature ambientali inferiori a 50 gradi Fahrenheit. Il rapido raffreddamento della batteria verrebbe realizzato utilizzando il sistema di raffreddamento progettato nell'auto. 2.800 stazioni di ricarica in tutti gli Stati Uniti saranno finanziate dalla sanzione di più di 2 miliardi di dollari pagata da Volkswagen dopo aver ammesso l'imbroglio delle emissioni diesel. La batteria autoriscaldante utilizza una sottile lamina di nichel con un'estremità attaccata al terminale negativo e l'altra che si estende all'esterno della cella per creare un terzo terminale. Un sensore di temperatura collegato a. a un interruttore provoca il flusso di elettroni attraverso la lamina di nichel per completare il circuito. Questo riscalda rapidamente la lamina di nichel attraverso il riscaldamento della resistenza e riscalda l'interno della. la batteria. Questo avverrà in 500 postazioni. Queste stazioni di ricarica saranno riempite con lamina di nichel e saranno utilizzate per le stazioni di ricarica in 500 volte la batteria.


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I proprietari di veicoli elettrici potrebbero presto essere in grado di entrare in una stazione di rifornimento, collegare la loro auto, andare in bagno, prendere una tazza di caffè e in 10 minuti, uscire con una batteria completamente carica, secondo un team di ingegneri.

"Abbiamo dimostrato che possiamo caricare un veicolo elettrico in dieci minuti per un'autonomia di 200-300 miglia", ha detto Chao-Yang Wang, William E. Diefenderfer Chair diingegneria meccanica, professore diingegneria chimicae professore di scienza dei materialie ingegneria, e direttore delCentro motori elettrochimicidella Penn State."E possiamo farlo mantenendo 2.500 cicli di ricarica, o l'equivalente di mezzo milione di miglia di viaggio".

Le batterie agli ioni di litio si degradano quando vengono caricate rapidamente a temperature ambientali inferiori a 50 gradi Fahrenheit perché, piuttosto che gli ioni di litio vengono inseriti senza problemi negli anodi di carbonio, il litio si deposita in picchi sulla superficie dell'anodo. Questa placcatura di litio riduce la capacità della cella, ma può anche causare picchi elettrici e condizioni di batteria non sicure. Le batterie riscaldate al di sopra della soglia di placcatura di litio, sia per riscaldamento esterno che interno, non mostreranno la placcatura di litio.

I ricercatori avevano precedentemente sviluppato la loro batteria per caricare a 50 gradi F in 15 minuti. La carica a temperature più elevate sarebbe più efficiente, ma lunghi periodi di calore elevato degradano anche le batterie.

"La ricarica veloce è la chiave per consentire l'introduzione su vasta scala dei veicoli elettrici", ha detto Wang.

Wang e il suo team si sono resi conto che se le batterie potessero riscaldarsi fino a 140 gradi F per soli 10 minuti e poi raffreddarsi rapidamente a temperature ambiente, non si formerebbero picchi di litio e non si verificherebbe nemmeno la degradazione termica della batteria. Essi riportano i loro risultati nel numero 30 ottobre di Joule.

"Portare questa batteria all'estremo di 60 gradi Celsius (140 gradi F) è vietato nell'arena delle batterie", ha detto Wang. "È troppo alto e considerato un pericolo per i materiali e accorcerebbe drasticamente la vita della batteria".

Il rapido raffreddamento della batteria verrebbe realizzato utilizzando il sistema di raffreddamento progettato nell'auto, ha spiegato Wang. La grande differenza da 140 gradi a circa 75 gradi F aiuterà anche ad aumentare la velocità di raffreddamento.

"La tendenza dei 10 minuti è per il futuro ed è essenziale per l'adozione dei veicoli elettrici perché risolve il problema dell'ansia da autonomia", ha detto Wang.

Ad aggiungere alla riduzione dell'ansia da autonomia - la paura di rimanere a secco senza modo o tempo per ricaricare - sarà, secondo Reuters, l'istituzione di 2.800 stazioni di ricarica in tutti gli Stati Uniti, finanziata dalla sanzione di più di 2 miliardi di dollari pagata da Volkswagen dopo aver ammesso di aver imbrogliato sulle emissioni diesel. Queste stazioni di ricarica saranno in 500 località.

La batteria autoriscaldante utilizza una sottile lamina di nichel con un'estremità attaccata al terminale negativo e l'altra che si estende all'esterno della cella per creare un terzo terminale. Un sensore di temperatura collegato a un interruttore fa fluire gli elettroni attraverso la lamina di nichel per completare il circuito. Questo riscalda rapidamente la lamina di nichel attraverso il riscaldamento della resistenza e riscalda l'interno della batteria.

A questo progetto della Penn State lavorano anche Xiao-Guang Yang, assistente professore di ricerca; Teng Liu, studente laureato; Yue Gao, borsista post-dottorato; Shanhai Ge, assistente professore ricercatore; Yongjun Leng, assistente professore di ricerca; e Donghai Wang, professore, tutti nel dipartimento di ingegneria meccanica. Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha sostenuto questo lavoro.

 

Autore: A'ndrea Elyse Messer

Immagine: Chao-Yang Wang Lab, Penn State

Questo articolo è stato originariamente pubblicato dalla Penn State University qui.