Entrada e saída com 10 minutos de recarga de veículos eléctricos

08 January 2020
Entrada e saída com 10 minutos de recarga de veículos eléctricos

Os engenheiros da Penn State demonstraram que podem carregar um veículo eléctrico em dez minutos. As baterias de iões de lítio degradam-se quando carregadas rapidamente a temperaturas ambientes inferiores a 50 graus Fahrenheit. O resfriamento rápido da bateria seria realizado utilizando o sistema de resfriamento projetado para dentro do carro. 2.800 estações de carregamento em todos os EUA serão financiadas pelas mais de 2 bilhões de dólares pagos pela Volkswagen após a admissão de batota nas emissões de diesel. A bateria de auto-aquecimento usa uma fina folha de níquel com uma extremidade presa ao terminal negativo e a outra estendendo-se para fora da célula para criar um terceiro terminal. Um sensor de temperatura acoplado a. um interruptor faz com que os elétrons fluam através da folha de níquel para completar o circuito. Isto aquece rapidamente a folha de níquel através do aquecimento por resistência e aquece o interior da bateria. Isto será em 500 locais. Estas estações de carga serão preenchidas com folha de níquel e serão usadas para estações de carga em 500 vezes a bateria.


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Os proprietários de veículos eléctricos poderão, em breve, poder parar numa estação de abastecimento de combustível, ligar o seu carro, ir à casa de banho, tomar uma chávena de café e, em 10 minutos, sair com a bateria totalmente carregada, de acordo com uma equipa de engenheiros.

"Demonstrámos que podemos carregar um veículo eléctrico em dez minutos para um alcance de 200 a 300 milhas", disse Chao-Yang Wang, William E. Diefenderfer Presidente deengenharia mecânica, professor deengenharia químicae professor de ciênciae engenharia de materiais, e director doCentro de Engenharia Electroquímicado Penn State. "E podemos fazer isto mantendo 2.500 ciclos de carregamento, ou o equivalente a meio milhão de milhas de viagem".

As baterias de iões de lítio degradam-se quando carregadas rapidamente a temperaturas ambientes inferiores a 50 graus Fahrenheit porque, em vez de os iões de lítio serem inseridos suavemente nos ânodos de carbono, os depósitos de lítio em picos na superfície do ânodo. Este revestimento de lítio reduz a capacidade das células, mas também pode causar picos eléctricos e condições inseguras das baterias. As baterias aquecidas acima do limiar de revestimento de lítio, seja por aquecimento externo ou interno, não exibirão revestimento de lítio.

Os investigadores tinham previamente desenvolvido a sua bateria para carregar a 50 graus F em 15 minutos. Carregar a temperaturas mais elevadas seria mais eficiente, mas longos períodos de calor elevado também degradam as baterias.

"O carregamento rápido é a chave para permitir a introdução generalizada de veículos eléctricos", disse Wang.

Wang e a sua equipa perceberam que se as baterias pudessem aquecer até 140 graus F durante apenas 10 minutos e depois arrefecer rapidamente à temperatura ambiente, não se formariam picos de lítio e a degradação do calor da bateria também não ocorreria. Eles relatam os seus resultados na edição de 30 de Outubro de Joule.

"É proibido levar esta bateria ao extremo de 60 graus Celsius (140 graus F) na arena da bateria", disse Wang. "É demasiado elevada e considerada um perigo para os materiais e reduziria drasticamente a vida útil da bateria".

O arrefecimento rápido da bateria seria realizado utilizando o sistema de arrefecimento concebido para dentro do carro, explicou Wang. A grande diferença de 140 graus para cerca de 75 graus F também ajudará a aumentar a velocidade de arrefecimento.

"A tendência de 10 minutos é para o futuro e é essencial para a adopção de veículos eléctricos, porque resolve o problema da ansiedade de alcance", disse Wang.

Para além da redução da ansiedade de alcance - medo de ficar sem energia, sem forma ou tempo para recarregar - será, segundo a Reuters, o estabelecimento de 2.800 estações de carregamento em todos os EUA, financiadas pelas mais de 2 mil milhões de dólares de penalização pagos pela Volkswagen depois de ter admitido a fraude em matéria de emissões de diesel. Estas estações de recarga estarão em 500 locais.

A bateria de auto-aquecimento utiliza uma fina folha de níquel com uma extremidade presa ao terminal negativo e a outra que se estende para fora da célula para criar um terceiro terminal. Um sensor de temperatura ligado a um interruptor provoca o fluxo de electrões através da folha de níquel para completar o circuito. Isto aquece rapidamente a folha de níquel através do aquecimento por resistência e aquece o interior da bateria.

Também a trabalhar neste projecto do Penn State estão Xiao-Guang Yang, professor assistente de investigação; Teng Liu, estudante de pós-graduação; Yue Gao, estudioso de pós-doutoramento; Shanhai Ge, professor assistente de investigação; Yongjun Leng, professor assistente de investigação; e Donghai Wang, professor, todos do Departamento de Engenharia Mecânica. O Departamento de Energia dos E.U.A. apoiou este trabalho.

 

Autor: A'ndrea Elyse Messer

Crédito de imagem: Chao-Yang Wang Lab, Penn State

Este artigo foi originalmente publicado pela Penn State University aqui.