Energie-efficiëntieIn en uit met 10 minuten opladen van elektrisch voertuig
Samenvatting
Ingenieurs van Penn State hebben aangetoond dat zij een elektrisch voertuig in tien minuten kunnen opladen. Lithium-ionenbatterijen degraderen wanneer ze snel worden opgeladen bij omgevingstemperaturen onder 50 graden Fahrenheit. De snelle afkoeling van de batterij zou worden bereikt door gebruik te maken van het koelsysteem dat in de auto is ingebouwd. 2.800 oplaadstations in de hele VS zullen worden gefinancierd door de boete van meer dan 2 miljard dollar die Volkswagen heeft betaald nadat het had toegegeven te hebben gesjoemeld met dieselemissies. De zelfverwarmende batterij maakt gebruik van een dunne nikkel folie met een uiteinde bevestigd aan de negatieve pool en de andere uit te breiden buiten de cel naar een derde terminal te creëren. Een temperatuursensor die aan een schakelaar is bevestigd, zorgt ervoor dat elektronen door de nikkelfolie stromen om het circuit te voltooien. Hierdoor warmt de nikkel folie snel op door weerstandsverhitting en verwarmt de binnenkant van de. de batterij. Dit zal op 500 plaatsen gebeuren. Deze laadstations zullen gevuld worden met nikkel folie en zullen gebruikt worden voor laadstations in 500 keer de batterij.
Open volledig artikel
In en uit met 10 minuten opladen van elektrisch voertuig
Eigenaars van elektrische auto's kunnen volgens een team van ingenieurs binnenkort een tankstation binnenrijden, de stekker in het stopcontact steken, naar het toilet gaan, een kop koffie halen en binnen 10 minuten met een volledig opgeladen batterij naar buiten rijden.
"We hebben aangetoond dat we een elektrisch voertuig in tien minuten kunnen opladen voor een actieradius van 200 tot 300 mijl," zei Chao-Yang Wang, William E. Diefenderfer-leerstoelwerktuigbouwkunde, hoogleraar chemischetechnologie en hoogleraar materiaalwetenschappenen -techniek, en directeur van het Electrochemical EngineCenter aan Penn State."En we kunnen dit doen door 2.500 laadcycli aan te houden, of het equivalent van een half miljoen kilometer reizen."
Lithium-ion accu's degraderen wanneer ze snel worden opgeladen bij omgevingstemperaturen onder de 50 graden Fahrenheit omdat, in plaats van dat de lithium-ionen soepel in de koolstofanodes worden opgenomen, het lithium zich afzet in pieken op het anode-oppervlak. Deze lithium-plating vermindert de celcapaciteit, maar kan ook elektrische pieken en onveilige accu-condities veroorzaken. Batterijen die worden verwarmd tot boven de drempelwaarde voor afzetting van lithium, hetzij door externe of interne verwarming, vertonen geen afzetting van lithium.
De onderzoekers hadden hun batterij eerder ontwikkeld om in 15 minuten op te laden bij 50 graden F. Opladen bij hogere temperaturen zou efficiënter zijn, maar lange periodes van grote hitte tasten de batterijen ook aan.
"Snel opladen is de sleutel tot een wijdverspreide introductie van elektrische voertuigen," zei Wang.
Wang en zijn team realiseerden zich dat als de batterijen slechts 10 minuten tot 140 graden F zouden kunnen opwarmen en dan snel zouden afkoelen tot omgevingstemperaturen, er geen lithiumpieken zouden ontstaan en er ook geen hitteafbraak van de batterij zou optreden. Zij rapporteren hun resultaten in het 30 oktobernummer van Joule.
"Deze batterij tot het uiterste van 60 graden Celsius (140 graden F) brengen is verboden in de batterij-arena," zei Wang. "Het is te hoog en wordt beschouwd als een gevaar voor de materialen en zou de levensduur van de batterij drastisch verkorten."
De snelle koeling van de batterij zou worden bereikt met behulp van het koelsysteem dat in de auto is ontworpen, legde Wang uit. Het grote verschil van 140 graden naar ongeveer 75 graden F zal ook helpen om de snelheid van het koelen te verhogen.
"De 10 minuten trend is voor de toekomst en is essentieel voor de adoptie van elektrische voertuigen omdat het het probleem van de actieradiusangst oplost," zei Wang.
Volgens Reuters zal de angst voor een te kleine actieradius - de angst om zonder stroom te komen zitten en geen mogelijkheid of tijd te hebben om op te laden - nog verder worden verminderd door de aanleg van 2.800 oplaadstations in de VS, die worden gefinancierd door de boete van meer dan 2 miljard dollar die Volkswagen heeft betaald nadat het had toegegeven te hebben gesjoemeld met dieselemissies. Deze oplaadstations zullen zich op 500 locaties bevinden.
De zelfopwarmende batterij maakt gebruik van een dunne nikkelfolie waarvan het ene uiteinde aan de negatieve pool is bevestigd en het andere buiten de cel uitsteekt om een derde pool te vormen. Een temperatuursensor aan een schakelaar zorgt ervoor dat elektronen door de nikkelfolie stromen om de stroomkring te voltooien. Hierdoor warmt de nikkelfolie snel op door weerstandsverhitting en wordt de binnenkant van de batterij verwarmd.
Aan dit project van Penn State wordt ook meegewerkt door Xiao-Guang Yang, assistent-onderzoeksprofessor; Teng Liu, afgestudeerd student; Yue Gao, postdoctoraal student; Shanhai Ge, assistent-onderzoeksprofessor; Yongjun Leng, assistent-onderzoeksprofessor; en Donghai Wang, professor, allen in het Department of Mechanical Engineering. Het U.S. Department of Energy ondersteunde dit werk.
Auteur: A'ndrea Elyse Messer
Afbeelding: Chao-Yang Wang Lab, Penn State
Dit artikel was oorspronkelijk gepubliceerd door Penn State University hier.
