الموضوع: البطاريات: بطارية ليثيوم، والهواء والماء

الفعل حددنا مفهوم العامة والمحددة للسيارات. جاء الوقت للتعامل مع مصدر الطاقة.
ميزات العربة الوطنيةليس من السهل وضع مصادر الطاقة للمحرك الكهربائي في السيارة ، تتطلب حزمة البطارية مساحة لا بأس بها. أفضل مكان تحت أرضية المقصورة: يتم توفير توزيع جيد للوزن. الإدارة تحت الغطاء. نظام الطاقة محمي بشكل موثوق بواسطة أغلفة بلاستيكية من التأثير الخارجي للبيئة العدوانية. بالإضافة إلى ذلك ، البطاريات الحديثة فعالة فقط في نطاق درجة حرارة ضيقة ، لذلك يتم عزل المقصورة بشكل إضافي. على الرغم من أنه حتى بالنسبة للجزء الأوسط من روسيا ، ناهيك عن الزوايا الشمالية لبلدنا ، إلا أن هذه التدابير لا تزال غير كافية - هناك حاجة إلى التدفئة. أثناء القيادة ، نستخدم جزئيا نظام التدفئة الداخلية ، لوضع إعادة الشحن نقوم بتنفيذ التدفئة الكهربائية. وإذا لم يكن لديك إمكانية الوصول إلى منفذ؟ كخيار ، سنوفر موقدا يعمل بالوقود السائل - وليس عادما صفريا ، لكن انبعاثات هذه الأجهزة لا تذكر مقارنة بمحرك الاحتراق الداخلي. من الأصعب بكثير تحويل نموذج من محرك احتراق داخلي إلى محرك كهربائي بدلا من تصميم سيارة كهربائية من الصفر. بادئ ذي بدء ، بسبب تصميم البطاريات: في جسم التصميم المستعار ، يجب دفعها حرفيا حول المقصورة والجذع. قرص دوريالخيار الأكثر شعبية هو بطاريات الرصاص. لكنها لا تناسبنا: من أجل تجميع إمدادات كافية من الطاقة على متن الطائرة ، سيتعين عليك حمل ما يقرب من طن من هذه البطاريات معك. مصادر هيدريد معدن النيكل خفيفة مرتين ، لكن هذه الشحنة ثقيلة للغاية أيضا. لذلك ، دعونا ننتبه إلى بطاريات الليثيوم أيون ، التي هاجرت مؤخرا إلى السيارات الكهربائية من الإلكترونيات المحمولة. من بين المزايا الرئيسية ، بالإضافة إلى السعة الكبيرة ، عدم وجود تأثير للذاكرة وانخفاض التفريغ الذاتي. ولكن هناك أيضا عيوب: التفريغ العميق يقصر من عمر بطاريات الليثيوم أيون. بالإضافة إلى ذلك ، بمرور الوقت ، يفقدون القدرة بغض النظر عما إذا كانوا قد تم استغلالهم أم لا. تسخن بطاريات الليثيوم أيون كثيرا أثناء العمل المكثف. لذلك ، تأكد من توفير نظام تبريد يزيل الحرارة الزائدة من مصدر الطاقة. بالمناسبة ، من المفيد تسخين المقصورة. يستخدم مراوح النماذج التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو على نطاق واسع بطاريات ليثيوم بوليمر. الفرق الرئيسي بينهما عن الليثيوم أيون هو أن الفاصل المسامي المشرب بالكهرباء يتم استبداله بالبوليمر. هذا التصميم أسهل في التصنيع وأكثر أمانا للبيئة ويسمح بإنتاج بطاريات رقيقة من مختلف الأشكال. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم كثافة طاقة عالية لكل وحدة كتلة ، سعر منخفض. معلمة أخرى مهمة هي أن هذه البطاريات تتقدم في العمر ببطء. في غضون عامين ، فقط 20 ٪ من القدرة "يترك". من بين العيوب - بطاريات البوليمر لا تتحمل درجات الحرارة المنخفضة وتفشل عند ارتفاع درجة الحرارة ، كما أنها مكلفة للغاية. بديل للشحن هو الاستبدال السريع للبطاريات المفرغة بأخرى "كاملة" في المحطات المتخصصة. إنها مريحة وسريعة ، ولكن في حالتنا ستحتاج إلى إعادة السيارة بأكملها - ترتيب البطاريات بشكل مختلف ، وتزويدها بمنصة نقالة أو مقصورة قابلة للإزالة بسهولة مع سهولة الوصول إليها. بالإضافة إلى ذلك ، البنية التحتية ليست جاهزة بعد. لذلك ، في الوقت الحالي ، سنقوم بإعادة الشحن ، وسنوفر البديل السريع للطرز الواعدة. أصبح البحث عن جهاز تخزين الطاقة المثالي أكثر نشاطا كل عام. على سبيل المثال ، يبدو مفهوم بطاريات الليثيوم الهوائية مغريا. وفقا لمبدأ التشغيل ، فهي تشبه ليثيوم أيون ، يتم استخدام الأكسجين فقط من البيئة الخارجية لأكسدة الليثيوم. نتيجة لذلك ، تكون سعة هذه البطارية أعلى بقدر ما يكون من حيث الحجم. صحيح ، من غير المحتمل أنه بحلول بداية الإنتاج الضخم لسيارتنا الكهربائية ، ستصبح هذه البطاريات ضخمة: حتى الآن لا توجد محفزات فعالة تسرع التفاعل الكيميائي. أو ربما استخدم المكثفات الفائقة ، كما اقترح مطورو الهاتف المحمول الإلكتروني. من بين مزايا مصدر الطاقة هذا الكفاءة العالية والوزن المنخفض نسبيا والسمية المنخفضة للمواد ، ولكن الأهم من ذلك - القدرة على الشحن بسرعة كبيرة والحفاظ على السعة الأولية حتى بعد عشرات الآلاف من دورات تفريغ الشحن. ومع ذلك ، توفر المكثفات الفائقة حتى الآن احتياطي طاقة سريع للغاية - حوالي خمس مرات أقل من البطاريات. هذه هي الطريقة التي سيتم بها ترتيب البطاريات في سيارتنا الكهربائية مع إلكترونيات التحكم. الوزن المقدر حوالي 200 كجم. يجب أن يكون احتياطي الطاقة لبطاريات 20 كيلو وات في الساعة كافيا لمسافة 150-200 كم. ملخصبطاريات الليثيوم أيون ليست مثالية ، لكن حتى الآن ليس لديها منافس جاد يدعي مكانا في سيارة كهربائية. هم الأفضل من حيث الجمع بين الخصائص الأساسية وعمر الخدمة. اليوم ، تزن بطارية البطاريات ذات السعة التي نحتاجها ، جنبا إلى جنب مع أنظمة الشحن والتبريد والطاقة ووحدة التحكم ، حوالي 300 كجم. بالنظر إلى وتيرة التقدم في هذا المجال ، نتوقع أنه مع بداية الإنتاج الضخم للسيارة الكهربائية سينخفض بنسبة 30٪ وسنصل إلى المؤشرات المعتمدة من قبل الاختصاصات. سنتطلع إلى ظهور بطاريات أكثر تقدما ، مثل الليثيوم الهواء. مع مصادر الطاقة هذه ، لن تكون السيارة الكهربائية من الجيل التالي ، التي نفكر فيها بالفعل ، أدنى من احتياطي الطاقة مقارنة بالموديلات ذات محركات الاحتراق الداخلي. هذه هي الطريقة التي تعمل بها بطارية ليثيوم أيونمثل جميع مصادر الطاقة ، يوجد زوج من الأقطاب الكهربائية داخل بطارية ليثيوم أيون: سالب (كاثود) مصنوع من الجرافيت ، موجب (أنود) مصنوع من أكاسيد معدنية مضاءة - عادة الكوبالت ، وغالبا ما يكون النيكل. أساس الأنود هو الألومنيوم ، للكاثود - النحاس. أثناء التفريغ ، تنتقل أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب ، وبالتالي تطلق الطاقة الكهربائية. عند الشحن ، يتغير الاتجاه: القطب الموجب هو مصدر أيونات الليثيوم ، والقطب السالب هو جهاز الاستقبال. تم تجهيز أي بطارية ليثيوم أيون بوحدة تحكم تراقب الجهد ودرجة حرارة البطارية عند الشحن وعند إطلاق الطاقة. جهاز واحدة من أولى بطاريات الليثيوم أيون للسيارات ، والتي ظهرت قبل عامين على مرسيدس بنز S 400 الهجين: 1 - وحدة التبريد 2 - خلايا ليثيوم أيون. 3 - وحدة التحكم في البطارية ؛ 4 - موصل المبرد. 5 - موصل عالي الجهد ؛ 6 - منظم الجهد. الآن، تختبر فولفو البطاريات المدمجة في ألواح الهيكل الخارجية (يفتح الرسم البياني بالحجم الكامل بالنقر فوق):