Стало відомо, чим відрізняються один від одного типи акумуляторів електромобілів

Якщо в автомобілях із ДВЗ серцем вважається силовий агрегат, то у електромобілів все життя знаходиться в батареях. Це не просто джерела живлення, а складні системи накопичення енергії та мініатюрні електростанції, що дають обіцянки чистого та тихого майбутнього.

Перші батареї з великими зусиллями могли подолати хоча б пару кілометрів, а нинішні інноваційні технології дозволяють переміщати автомобіль на сотні кілометрів і заряджати їх за кілька хвилин.

Літій-іонні батареї

Це найпоширеніший тип акумуляторів для електромобілів. Поєднання високої густини енергії, тривалого терміну служби та ефективної зарядки робить їх ідеальним вибором для автомобілів, які покладаються на накопичену електричну енергію.

Літій-іонні батареї працюють як мініатюрні електростанції. Дві пластини омиваються спеціальною рідиною, багатою на іони. Одна пластина виготовлена ​​з вуглецю або іншого матеріалу, вона накопичує іони літію, як крихітні монети. Інша — з оксиду металу, що приймає цих «гостей» під час зарядки. Коли водій натискає на педаль, накопичені іони літію рухаються як заряджений парад, вивільняючи енергію через зовнішній ланцюг живлення електродвигуна. Під час заряджання парад змінюється на зворотний, поповнюючи вуглецеву пластину запасами літієвих монет.

Плюси літій-іонних батарей

Вони мають високу щільність енергії і можуть зберігати велику кількість енергії в невеликому корпусі. Це дозволяє збільшити дальність поїздки на електромобілях порівняно з іншими типами батарей, наприклад свинцево-кислотними. Типовий блок батарей для EV може важити близько 360 кг, але забезпечувати дальність ходу більше 300 км на одній зарядці.

Літій-іонні батареї можна багаторазово заряджати і розряджати, перш ніж вони почнуть помітно деградувати. Вони мають тривалий термін служби.

Ці батареї мають високу ефективність заряду/розряду, що означає меншу втрату енергії в процесі. Це призводить до збільшення дальності поїздки та зниження енергоспоживання автомобіля.

Незважаючи на високу щільність енергії, цей вид АКБ легший за інші типи, що сприяє поліпшенню характеристик автомобіля та зниженню ваги.

Мінуси літій-іонних батарей

Вони схильні до перегріву і виходу з ладу в екстремальних умовах, що може призвести до пожежі. А холодна температура знижує ефективність батарей та дальність ходу.

Електромобілі набагато екологічніші під час використання, ніж машини з ДВЗ, але виробництво літій-іонних батарей пов’язане з видобутком літію та кобальту, що негативно позначається на природі.

Свинцево-кислотні батареї

Це минуле покоління автомобільних акумуляторів. Більше століття ці надійні, але важкі батареї служили основою систем запалювання автомобілів, пропонуючи надійне, хоч і обмежене рішення для запуску двигунів. Однак з появою електромобілів свинцево-кислотні батареї змінюються, перетворюючись з акторів другого плану на потенційних зірок EV-революції.

Плюси свинцево-кислотних батарей

Вони чудово справляються з видачею коротких сплесків високої потужності, що стає вирішальним фактором для запуску автомобільних двигунів.

Свинцево-кислотні батареї відомі своєю довговічністю та стійкістю.

Їхня давня історія допомагає зробити технологію виробництва доступною, а обслуговування та утилізацію — легкими.

обумовлює широку доступність, усталені процедури обслуговування та доступні процеси утилізації.

Мінуси свинцево-кислотних батарей

Свинцево-кислотні батареї зберігають значно менше енергії на одиницю ваги чи об’єму порівняно з літій-іонними. Це означає, що електромобілі зі свинцево-кислотними батареями мають крихітний запас ходу.

Вони швидше руйнуються при глибоких розрядах, що знижує їхню придатність для живлення первинної силової установки електромобілів.

Через вміст свинцю вони значно важчі за літій-іонні батареї, що позначається на маневреності та ефективності автомобіля.

Свинець та сірчана кислота за відсутності належної обробки та утилізації становлять потенційну небезпеку для навколишнього середовища.

Нікель-метал-гідридні батареї

Літій-іонні батареї засновані на переміщенні іонів літію між катодом і анодом, а нікель-метал-гідридні батареї передбачають поглинання та виділення водню в металевому сплаві на негативному електроді. Під час заряджання гідроксид нікелю на позитивному електроді виділяє кисень, який з’єднується з іонами водню (протонами) в електроліті, утворюючи молекули водню. Потім ці молекули водню вбираються у металевий сплав на негативному електроді. Під час розряду відбувається зворотний процес: водень вивільняється зі сплаву, з’єднується з киснем на позитивному електроді та виробляє електрику.

Плюси нікель-метал-гідридних батарей

У порівнянні зі своїми попередниками, нікель-кадмієвими акумуляторами, нікель-метал-гідридні акумулятори мають значно більшу енергетичну щільність, що дозволяє їм зберігати більше енергії на одиницю об’єму і ваги. Це означає, що електромобілі з такими батареями мають потенційно великий запас ходу.

На відміну від літій-іонних акумуляторів, які можуть значно втратити ємність при низьких температурах, нікель-метал-гідридні акумулятори зберігають відносно стабільну продуктивність навіть у морози.

Вони не містять основних токсичних металів, таких як кадмій або свинець, що робить їх більш екологічною альтернативою. Крім того, вони відрізняються високим ступенем утилізації, що ще більше знижує їх вплив на довкілля.

Мінуси нікель-метал-гідридних батарей

Незважаючи на покращення порівняно з нікель-кадмієвими батареями, нікель-метал-гідридні акумулятори все ще програють за щільністю енергії літій-іонним. Це призводить до того, що потенційний запас ходу у EV, оснащених нікель-метал-гідридними батареями, менший, ніж у тих, що оснащені літій-іонними.

Подібні акумулятори схильні до «ефекту пам’яті», коли багаторазові часткові розряди можуть призвести до зниження загальної ємності.

Нікель-метал-гідридні акумулятори самостійно розряджають себе — втрачають заряд швидше, ніж літій-іонні, коли не використовуються. Це може бути недоліком для електромобілів, які рідко використовуються або зберігаються протягом тривалого часу.

Нікель-метал-гідридні акумулятори вважаються безпечними, але за певних умов вони можуть зазнавати теплового удару, що призводить до спалаху або вибуху.

Твердотільні батареї

Поки літій-іонні батареї займають чільне становище в електромобілях, на горизонті з’являється новий суперник – твердотільна батарея. Ця революційна технологія обіцяє переосмислити способи зберігання та використання енергії, потенційно все ставлення до електромобілів.

Твердотільні батареї відрізняються від своїх літій-іонних аналогів одним ключовим аспектом – електролітом. У літій-іонних батареях електроліт – це рідина, яка дозволяє іонам літію переміщатися між анодом і катодом, виробляючи електрику. У твердотільних батареях, навпаки, рідина замінюється твердим матеріалом, зазвичай керамікою або полімером.

Плюси твердотільних батарей

Відмова від легкозаймистих рідин значно знижує ризик спалаху та вибуху, що вважається основною проблемою літій-іонних батарей. Підвищена безпека робить твердотільні батареї особливо привабливими для застосування у літаках, громадському транспорті та системах зберігання електроенергії.

Твердотільні батареї можуть зберігати більше енергії на одиницю об’єму, ніж літій. Це дозволяє збільшити дальність поїздки на електромобілях, зменшити розміри та вагу батарей і навіть збільшити обсяг вантажного простору.

Термін служби твердотільних батарей значно більший, ніж у літій-іонних. Це знижує необхідність частої заміни батарей і зменшує загальну вартість володіння EV.

Твердотільні батареї ефективніше працюють у широкому діапазоні температур – від морозу до спеки. Це робить їх придатними для використання у різних кліматичних умовах.

Мінуси твердотільних батарей

Нині подібні батареї обходяться значно дорожче у виробництві порівняно з літій-іонними. Це основна перешкода для поширення, особливо на чутливому до ціни ринку електромобілів.

Виробництво твердотільних батарей – складний і важкий процес, що потребує спеціального обладнання та матеріалів. Це обмежує виробничі потужності та обумовлює високу вартість.

Твердотільні батареї мають значний потенціал, вони все ще перебувають у стадії розробки. Їх реальні характеристики з точки зору щільності енергії, швидкості зарядки та терміну служби потребують подальшого тестування та перевірки.

Матеріали, з яких створюють твердотільні батареї, вважаються рідкісними та дорогими, тому при виробництві можуть виникнути проблеми у ланцюжках постачання.