電池和電動汽車的演變

日產聆風2018

在帶有熱力發動機的汽車中,技術的重要性來自於推進劑 油箱恰好就是那個油箱。 然而,在帶有電動機的汽車中,情況正好相反。 電動機的結構和操作都非常簡單,而最大的技術複雜性則落在了電池上。

1996年商品化時 菲亞特 Seicento Elettra 它作為一種生態實用工具出售,最高時速可達一百公里。 有一個 大約一百公里的自主性,它的電池充電大約需要八個小時. 順便說一句,由於電池的大小,這輛多功能車只有兩個座位,而且由於價格原因,它的商業推廣並不成功。

智能Fortwo電動驅動

如果我們回到現在,類似這輛菲亞特的當前概念車可能是 智能Fortwo電動驅動. 這種小型多功能車具有自主性,在實際使用中或多或少類似於小意大利的自主性,其充電時間也或多或少相似,但要注意,只有當我們將其連接到基本網絡的插座時家。 應用於電池的技術進步使戴姆勒集團品牌能夠安裝能夠為電池充電的特定充電器(WallBox) XNUMX% 的電量只需四十五分鐘多一點.

電池的基本概念

電池只是 積累電能,這些電能隨後將被電動機消耗. 它的用途類似於油箱,但其結構和操作再复雜不過了。

不想深入定義和/或化學過程,電池的運行是基於 從受控化學反應產生電子. 我想你們中的許多人還記得元素週期表,最後一個殼中的電子數以及反應後形成的化合物的穩定性。 好吧,在電池的情況下,內部發生的化學反應有利於 電子從負極轉移到正極.

非常基本的電池示意圖

一個電池可以由一個 可變數量的細胞, 電極浸入電解液中的小容器。

  • 電極:與電解液和電池外部接觸的電流導體。 它可以是正號(陽極)或負號(陰極)。
  • 電解液:任何可以通過電流作用分解的物質(電解).

舉一個非常簡單的例子,在經典的鉛酸電池中,一個電極由純鉛 (Pb) 製成,另一個電極由二氧化鉛 (PbO2),電解液為硫酸(H2SO4) 溶於水 (H2O)。

這些電池組獲得電池的名稱正是因為電池的必要關聯以產生電能。 這種關聯可以串聯(一個電池的負極與下一個電池的正極)以獲得更大的電壓,也可以並聯(相同符號的所有極連接在一起)以獲得更大的強度。

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鋰離子電池

上面提到的 Smart 有一個鋰離子電池。 這意味著這款電池 用另一種鋰鹽代替硫酸電解液,但讓它蓄電的化學原理是一樣的。

就其在電動汽車上的應用而言,鋰離子電池 它們重量更輕,允許更多的充電週期 在容量顯著損失發生之前,稱為電池退化。 現在估計一個鋰離子電池可以 即使經過 XNUMX 個完整的充電循環,仍可保留 XNUMX% 的容量.

電動汽車的實際缺點

拋開價格和我國現有的少數改造基礎設施不談,電動汽車最大的“問題”就是它的實用性分析。 例如,一個 大眾高爾夫 1.5 TSI 它是長途旅行的完美緊湊型。 您的油箱可讓您的行程超過 800 公里,我們不會花費超過五分鐘的時間為您的油箱加油

相反,如果我們對新的感興趣 大眾電子高爾夫,我們必須清楚,它的電池不會讓我們旅行超過 7 公里,而它的電池充滿將迫使我們在 4 千瓦的插座中喝大約五個小時的咖啡。

大眾電子高爾夫

此時,不止一個人會想到一​​輛車之類的 特斯拉Model S 100D,經批准的自主權為 612 公里,並且 增壓器 品牌。

首先,我承認這輛特斯拉是一輛相當不錯的汽車,但它 110.000 歐元的價格讓大部分西班牙人的口袋裡都少了一點錢。 另一方面,以每小時 60 – 70 公里的速度流通,有可能達到宣布的自主權,因為在旅行中 以每小時 120 公里的速度行駛,真正的自主權仍然在 450 公里左右,這也不錯。

關於該品牌的增壓器,雖然預計特斯拉 Model 3 開始商業化時會有很大的擴張,但今天它們主要集中在地中海沿岸。 事實上,在卡斯蒂利亞萊昂有兩個(布爾戈斯和巴利亞多利德),而在坎塔布里亞、阿斯圖里亞斯、加利西亞或馬德里等社區甚至沒有。

這些高達 120 千瓦的增壓器允許 20分鐘充滿電約300公里 但它們有一個嚴重的缺點:以目前的技術, 如此強大的負載會縮短電池壽命.

特斯拉增壓器

我的意思是,以當前的技術和基礎設施, 需要經常長途旅行的人應該看看插電式混合動力汽車。 例如, 大眾高爾夫GTE 它可以作為配備電池的電動汽車進行日常使用,可提供約 40 公里的自主行駛里程,也可作為緊湊型 110 千瓦汽車,非常適合長途旅行。 是的,每當我們輕裝旅行時; 配備汽油發動機的大眾高爾夫的後備箱容量為 380 升,而混合動力車型的後備箱容量保持在 272 升(全電動車型為 341 升)。

未來的電池

沒有人能逃避這樣一個事實,即汽車行業的未來將通過電氣化。 目前有很多品牌致力於 微雜交 它的發動機,但這只是化石燃料驅動的汽車和電動汽車之間的中間步驟。

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電動汽車的大賭注需要 電池尺寸和性能優化. 一方面,提供與配備內燃機的車輛相媲美的類似水平的自主性和充電時間幾乎是強制性的。 另一方面,減輕電池的重量也變得勢在必行。 例如,一個 雷諾佐伊 重 1.545 公斤和 雷諾 Clio TCe 66 它保持在1.082公斤。

短期

在四五年內,我們將能夠看到電動汽車 約600公里的真正自治 由於應用於電池的技術改進。

像這樣的汽車 歐寶 Ampera-e 他們配備了他們目前製造的最現代的電池之一。 這款歐寶的電池由 LG Chem 製造,由 鈷、鋰、錳和鎳的組合 能夠產生足夠的電力來驅動汽車幾 350公里真實條件 使用。

歐寶-安培-e-frontal-3-4

這種複合電池具有 壽命是當前鋰離子的兩倍 儘管它的重量比當前的大約重 XNUMX% 並且生產它們的成本增加或多或少相同的百分比也是事實。

固體電解質電池

預計2020年, 固體電解質比液體電解質密度更大,並且允許這種類型的電池比鋰鹽電池存儲更多的能量。 還 最大限度地減少樹突的出現,晶體生長第一階段的重複結構特徵,可在電池內產生短路。

由於它們的化學成分,這些枝晶是可能是也可能不是電能導體的物體。 例如,離子和共價晶體對熱和/或電的傳導具有很大的阻力,而分子晶體在這方面是完全絕緣的。 這三種類型的晶體限制了電池的充電容量,因為在它們的形成過程中電解質被破壞,因此電解過程受到限制。

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還有第四類晶體,金屬晶體,其特點是最外層電子少,帶正電。 這意味著它在形成過程中會破壞電解質,而且一旦形成分子,它就會吸收存儲的帶負電的電子。 這被稱為價殼中的化學穩定性,這意味著所有分子都傾向於在其最後一個殼層(價殼層)中具有八個電子(穩定性)。

固體電解質電池的優勢在於 加熱少得多,不易降解,這意味著它能夠在更多充電過程中保持其存儲容量。

未來電池中的石墨烯

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多年來,科學研究項目已經為石墨烯提供了一千零一個轉折點,即 由以規則六邊形排列的純碳組成的材料 這似乎存在於我們日常生活的方方面面,只要降低目前每克 300 美元的價格,當然可以。 當然,一旦價格下降,預計石墨烯也將到達電動汽車的電池。

根據第一個原型的經驗,石墨烯電池具有 能量密度是目前鋰電池的五倍由於其化學成分,爆炸的風險幾乎為零,並且在發生短路的情況下,只有損壞的部分會失效。

與現有電池相比,石墨烯電池的優勢之一是容量更大、體積相同時重量更輕,以及無與倫比的負載能力(100千瓦時的電池可以在不到十分鐘的時間內充滿).

石墨烯的分子結構

在它的缺點中,我們可以強調它們不會在 XNUMX 年或 XNUMX 年內進入市場,並且唯一一家致力於石墨烯電池調查的西班牙公司,這是一個世界性的參考,最近被指控欺詐並正在接受調查。國家證券市場委員會。

當我還小的時候,他們說在 2000 年汽車會飛,而且不會有司機。 我想在 2030 年回到這篇文章,並能夠分析當前的預測是什麼. 當然,有件事告訴我,電池的發展年復一年會讓我們感到驚訝。


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  1.   自我解放 他說:

    毫無疑問,電動汽車是停止依賴燃料的解決方案,如果我們以可承受的成本改造現有的內燃機汽車,效果會更好。 今天的西班牙有機會發展中小型加工公司。 這是通過將當前車輛轉換為電動車輛的過程。 這就是當地的研發發展。 拉丁美洲已經有 650 輛汽車改裝為電動汽車,僅在墨西哥就有 250 多輛。 其優勢是成本僅為工廠電動汽車的一半,耗電量是汽油的五倍。 不能浪費時間,這在其他國家已經應用了20年。 自我自由組織。 autolibre.blogspot.com