Baterai dan evolusi mobil listrik

Daun Nissan 2018

Pada mobil dengan mesin termal, kepentingan teknologi berasal dari propelan dan tangki bahan bakar kebetulan hanya itu, sebuah tangki. Namun, pada mobil dengan motor listrik, hal sebaliknya terjadi; baik arsitektur maupun pengoperasian motor listrik sangat sederhana dan kerumitan teknis terbesar terletak pada baterai.

Ketika pada tahun 1996 komersialisasi Fiat Seicento Elettra Itu dijual sebagai utilitas ekologis yang mampu mencapai kecepatan maksimum seratus kilometer per jam. Punya satu otonomi sekitar seratus kilometer dan baterainya membutuhkan waktu sekitar delapan jam untuk diisi. By the way, karena ukuran baterai, kendaraan utilitas ini hanya memiliki dua kursi dan, karena harga, difusi komersialnya tidak sukses besar.

Penggerak Listrik Smart Fortwo

Jika kita kembali ke masa sekarang, kendaraan konsep saat ini yang mirip dengan Fiat ini mungkin adalah Penggerak Listrik Smart Fortwo. Kendaraan utilitas kecil ini memiliki otonomi yang dalam penggunaan nyata kurang lebih mirip dengan Italia kecil dan periode pengisiannya juga kurang lebih serupa, tetapi berhati-hatilah, hanya jika kita menghubungkannya ke soket jaringan dasar sebuah rumah. Kemajuan teknis yang diterapkan pada baterai telah memungkinkan merek grup Daimler menawarkan kemungkinan memasang pengisi daya khusus (WallBox) yang mampu mengisi daya baterai. delapan puluh persen baterai hanya dalam waktu empat puluh lima menit.

Konsep dasar baterai

baterainya saja mengakumulasi listrik yang nantinya akan dikonsumsi oleh motor listrik. Tujuannya mirip dengan tangki bahan bakar, tetapi arsitektur dan operasinya tidak bisa lebih kompleks.

Tanpa ingin mendalami definisi dan/atau proses kimia, pengoperasian baterai didasarkan pada: produksi elektron dari reaksi kimia terkontrol. Saya membayangkan bahwa banyak dari Anda masih ingat tabel periodik, jumlah elektron di kulit terakhir dan stabilitas senyawa kimia yang terbentuk setelah reaksi. Nah, dalam kasus baterai, reaksi kimia yang terjadi di dalam mendukung a perpindahan elektron dari kutub negatif ke kutub positif.

Skema baterai yang sangat mendasar

Baterai dapat terdiri dari variabel jumlah sel, wadah kecil di mana elektroda direndam dalam elektrolit.

  • Elektroda: penghantar arus listrik yang bersinggungan dengan elektrolit dan dengan bagian luar sel. Ini bisa berupa tanda positif (anoda) atau tanda negatif (katoda).
  • Elektrolit: setiap zat yang dapat diuraikan oleh aksi arus listrik (elektrolisa).

Untuk memberikan contoh yang sangat sederhana, dalam baterai timbal-asam klasik, satu elektroda terbuat dari timbal murni (Pb), yang lain dari timbal dioksida (PbO2) dan elektrolitnya adalah asam sulfat (H2SO4) dilarutkan dalam air (H2O).

Himpunan sel-sel ini menerima nama baterai justru karena asosiasi sel yang diperlukan untuk menghasilkan energi listrik. Asosiasi ini dapat secara seri (kutub negatif satu sel dengan positif sel berikutnya) untuk mendapatkan tegangan listrik yang lebih besar atau paralel (semua kutub yang bertanda sama bergabung) untuk mendapatkan intensitas yang lebih besar.

Uji Renault ZOE 41 kWh

Baterai ion lithium

Smart yang disebutkan di atas memiliki baterai lithium-ion. Ini berarti baterai ini menggantikan elektrolit asam sulfat dengan yang lain yaitu garam litium, tetapi prinsip kimia yang memungkinkannya mengakumulasi listrik adalah sama.

Sejauh penerapannya pada mobil listrik, baterai lithium-ion mereka memiliki bobot yang lebih rendah dan memungkinkan lebih banyak siklus pengisian ulang sebelum terjadi kehilangan kapasitas yang signifikan, yang dikenal sebagai penurunan daya baterai. Saat ini diperkirakan baterai lithium ion dapat mempertahankan delapan puluh persen dari kapasitasnya bahkan setelah tiga ribu siklus pengisian penuh.

Kelemahan praktis dari mobil listrik

Mengesampingkan harga dan beberapa infrastruktur adaptasi yang ada di negara kita, "masalah" besar mobil listrik adalah analisis praktisnya. Misalnya, Volkswagen Golf 1.5 TSI Ini adalah kompak yang sempurna untuk perjalanan jauh. Tangki bahan bakar Anda memungkinkan Anda melakukan perjalanan lebih dari 800 kilometer dan kami tidak akan menghabiskan lebih dari lima menit untuk mengisi bahan bakar tangki Anda

Jika sebaliknya kami tertarik dengan yang baru Volkswagen eGolf, kita harus jelas bahwa baterainya tidak akan memungkinkan kita melakukan perjalanan lebih dari dua ratus kilometer dan mengisi baterainya akan memaksa kita untuk minum kopi sekitar lima jam di stopkontak 7 kilowatt.

Volkswagen eGolf

Pada titik ini, lebih dari satu orang akan memikirkan mobil seperti Tesla Model S100D, dengan otonomi yang disetujui sejauh 612 kilometer, dan supercharger dari merek.

Pertama-tama, saya menyadari bahwa Tesla ini adalah mobil yang cukup bagus, tetapi harganya 110.000 euro membuatnya sedikit keluar dari kantong sebagian besar orang Spanyol. Sebaliknya, pada sirkulasi 60 – 70 kilometer per jam, otonomi yang diumumkan dimungkinkan karena dalam perjalanan pada kecepatan 120 kilometer per jam otonomi yang sebenarnya tetap berada pada kecepatan sekitar 450 kilometer, yang tidak buruk juga.

Mengenai supercharger merek, meskipun ekspansi besar diharapkan ketika komersialisasi Tesla Model 3 dimulai, hari ini mereka terutama difokuskan di pantai Mediterania. Faktanya, di Castilla León ada dua (Burgos dan Valladolid) dan di komunitas seperti Cantabria, Asturias, Galicia atau Madrid bahkan tidak ada.

Supercharger hingga 120 kilowatt ini memungkinkan mengisi dalam 20 menit listrik yang dibutuhkan untuk melakukan sekitar 300 kilometer tetapi mereka memiliki kelemahan serius: dengan teknologi saat ini, beban kuat seperti itu mempersingkat masa pakai baterai.

Supercharger Tesla

Maksud saya, dengan teknologi dan infrastruktur saat ini, yang perlu sering melakukan perjalanan jauh harus melihat kendaraan hibrida plug-in. Misalnya, Volkswagen Golf GTE Ini dapat digunakan sehari-hari sebagai kendaraan listrik dengan baterai yang menawarkan otonomi sekitar 40 kilometer dan sebagai kendaraan kompak 110 kilowatt yang sangat cocok untuk perjalanan jauh. Itu ya, setiap kali kita bepergian barang bawaan ringan; sedangkan Volkswagen Golf dengan mesin bensin memiliki bagasi yang menawarkan kapasitas 380 liter, sedangkan model hibrida tetap pada 272 liter (341 liter dalam model listrik penuh).

Baterai masa depan

Tidak ada yang luput dari kenyataan bahwa masa depan industri otomotif melewati elektrifikasi. Saat ini ada banyak merek yang berkomitmen untuk mikrohibridisasi mesinnya, tetapi ini hanyalah langkah peralihan antara mobil yang ditenagai oleh bahan bakar fosil dan mobil listrik.

Uji Tesla Model X

Taruhan besar mobil listrik membutuhkan pengoptimalan dalam ukuran dan kinerja baterai. Di satu sisi, hampir wajib untuk menawarkan tingkat otonomi dan waktu pengisian yang sama yang dapat bersaing dengan kendaraan yang dilengkapi dengan mesin pembakaran internal. Di sisi lain, mengurangi bobot baterai juga menjadi keharusan. Misalnya, Renault Zoe beratnya 1.545 kg dan Renault Clio TCe 66 itu tetap di 1.082 kilo.

Jangka pendek

Dalam kurun waktu empat atau lima tahun kita sudah bisa melihat kendaraan listrik dengan otonomi nyata sekitar 600 kilometer berkat perbaikan teknis yang diterapkan pada baterai.

mobil seperti Opel Ampera-e mereka melengkapi salah satu baterai paling modern yang saat ini mereka produksi. Diproduksi oleh LG Chem, baterai di Opel ini terbuat dari a kombinasi kobalt, lithium, mangan dan nikel mampu menghasilkan listrik yang cukup untuk menggerakkan mobil untuk beberapa 350 kilometer dalam kondisi nyata de utilisasi.

opel-ampera-e-depan-3-4

Jenis baterai majemuk ini memiliki kehidupan yang dua kali lipat dari ion lithium saat ini meskipun juga benar bahwa beratnya kira-kira sepuluh persen lebih banyak daripada yang sekarang dan bahwa biaya produksinya meningkat dengan persentase yang kurang lebih sama.

baterai elektrolit padat

Diharapkan untuk tahun 2020, elektrolit padat memiliki kerapatan lebih daripada elektrolit cair dan memungkinkan jenis baterai ini menyimpan lebih banyak energi daripada, misalnya, baterai garam litium. Juga meminimalkan munculnya dendrit, karakteristik struktur berulang dari fase pertama pertumbuhan kristal dan yang dapat menghasilkan korsleting di dalam baterai.

Dendrit ini, karena komposisi kimianya, adalah benda yang mungkin atau mungkin bukan penghantar energi listrik. Misalnya, kristal ionik dan kovalen menawarkan banyak resistensi terhadap konduksi panas dan/atau listrik, dan kristal molekul benar-benar terisolasi dalam hal ini. Ketiga jenis kristal ini membatasi kapasitas pengisian baterai, karena selama pembentukannya elektrolit dihancurkan dan, oleh karena itu, proses elektrolisis terbatas.

Uji panel instrumen Nissan Leaf 30 kWh

Ada jenis kristal keempat, yang metalik, yang dicirikan dengan memiliki sedikit elektron di lapisan terluar dan bermuatan positif. Ini berarti bahwa dalam pembentukannya ia menghancurkan elektrolit dan juga, setelah molekul terbentuk, ia menyerap elektron bermuatan negatif yang disimpan. Ini disebut stabilitas kimia di kulit valensi, yang diterjemahkan berarti bahwa semua molekul cenderung memiliki delapan elektron (stabilitas) di kulit terakhirnya (kulit valensi).

Keuntungan dari baterai elektrolit padat adalah: memanas jauh lebih sedikit dan kurang rentan terhadap degradasi, yang berarti mampu mempertahankan kapasitas penyimpanannya selama lebih banyak proses pengisian daya.

Graphene dalam baterai masa depan

Daun Nissan 2018

Selama bertahun-tahun, program penelitian ilmiah telah memberikan seribu satu putaran ke graphene, itu bahan yang terdiri dari karbon murni yang disusun dalam pola heksagonal biasa yang seolah-olah hadir dalam segala aspek kehidupan kita sehari-hari asalkan saat ini harga 300 dollar AS per gram diturunkan tentunya. Tentu saja, begitu harganya turun, diharapkan graphene juga akan mencapai baterai mobil listrik.

Menurut apa yang dialami dalam prototipe pertama, baterai graphene memiliki lima kali kepadatan energi baterai lithium saat iniKarena komposisi kimianya, risiko ledakan hampir nol dan jika terjadi korsleting, hanya bagian yang rusak saja yang tidak berfungsi.

Di antara kelebihan baterai graphene dibandingkan dengan baterai saat ini adalah kapasitasnya yang lebih besar, bobotnya yang lebih rendah dengan volume yang sama, dan kapasitas bebannya yang tidak ada duanya (baterai 100 kwh dapat diisi dalam waktu kurang dari sepuluh menit).

Struktur molekul graphene

Di antara kelemahannya, kami dapat menyoroti bahwa mereka tidak akan mencapai pasar sebelum sepuluh atau lima belas tahun dan bahwa satu-satunya perusahaan Spanyol yang didedikasikan untuk penyelidikan baterai graphene, dan yang merupakan referensi dunia, baru-baru ini dituduh melakukan penipuan dan sedang diselidiki oleh Komisi Pasar Sekuritas Nasional.

Ketika saya masih kecil mereka mengatakan bahwa pada tahun 2000 mobil akan terbang dan tidak akan memiliki pengemudi. Saya ingin kembali ke artikel ini di tahun 2030 dan dapat menganalisis apa prakiraan saat ini. Tentu saja, sesuatu memberitahu saya bahwa evolusi baterai akan mengejutkan kita dari tahun ke tahun.


Nilai mobil Anda gratis dalam 1 menit ➜

tinggalkan Komentar Anda

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang harus diisi ditandai dengan *

*

*

  1. Penanggung jawab data: Miguel Ángel Gatón
  2. Tujuan data: Mengontrol SPAM, manajemen komentar.
  3. Legitimasi: Persetujuan Anda
  4. Komunikasi data: Data tidak akan dikomunikasikan kepada pihak ketiga kecuali dengan kewajiban hukum.
  5. Penyimpanan data: Basis data dihosting oleh Occentus Networks (UE)
  6. Hak: Anda dapat membatasi, memulihkan, dan menghapus informasi Anda kapan saja.

  1.   bebas diri dijo

    Tidak diragukan lagi, kendaraan listrik adalah solusi untuk berhenti bergantung pada bahan bakar, dan bahkan lebih baik jika kita mengubah kendaraan pembakaran saat ini dengan biaya yang terjangkau. Spanyol saat ini memiliki kesempatan untuk mengembangkan perusahaan konversi menengah dan kecil. Ini melalui proses mengubah kendaraan saat ini menjadi kendaraan listrik. Dan itu adalah pengembangan R&D lokal. Sudah ada 650 kendaraan yang diubah menjadi listrik di Amerika Latin dan lebih dari 250 di Meksiko saja. Dengan keuntungan setengah biaya mobil listrik pabrik dan dengan konsumsi listrik lima kali lebih sedikit daripada bensin. Tidak ada waktu yang bisa disia-siakan, ini sudah diterapkan selama 20 tahun di negara lain. Organisasi Self-Liberal. autolibre.blogspot.com