Действительно ли быстрая зарядка постоянным током уменьшает емкость аккумулятора вашего электромобиля?

Если у вас есть электромобиль, который вы регулярно заряжаете, возможно, вам следует взглянуть на влияние, которое это оказывает на деградацию аккумулятора.

Быстрая зарядка вашего электромобиля звучит великолепно, поскольку быстрое зарядное устройство мощностью 350 киловатт может довести электромобиль с большой батареей, такой как Lucid Air Pure, до 80-процентного заряда за 15 минут. Хотя это не так быстро, как заправка традиционного бензинового автомобиля, быстрая зарядка постоянным током сокращает время, необходимое для заправки электромобиля.

Но достигается ли удобство зарядки электромобиля за счет деградации аккумулятора? Что ж, давайте узнаем.

Чтобы лучше понять срок службы аккумуляторов электромобилей, важно знать, что такое быстрая зарядка и как она работает. Грубо говоря, аккумулятор электромобиля можно пополнять с помощью трех различных методов, называемых зарядкой уровня 1, уровня 2 и уровня 3. Первые два типа используют переменный ток (AC), тогда как зарядка уровня 3, также известная как быстрая зарядка постоянным током, требует постоянного тока.

Важным различием здесь является то, что зарядные устройства уровня 1 и уровня 2 используют встроенное зарядное устройство автомобиля для преобразования тока из переменного в постоянный, поскольку литий-ионный аккумулятор вашего автомобиля не может напрямую принимать переменный ток.

Однако когда дело доходит до быстрых зарядных устройств уровня 3, они могут просто закачивать сок непосредственно в аккумулятор без необходимости использования встроенного зарядного устройства. Это позволяет зарядке постоянным током подавать на аккумуляторную батарею огромное количество тока и напряжения, не ограничиваясь возможностями бортового зарядного устройства автомобиля.

Литий-ионные аккумуляторы преобразуют химическую энергию в электрическую, и, гипотетически, эта реакция должна продолжаться вечно. Однако мы все знаем, что литий-ионные аккумуляторы не вечны. Но какова точная причина этой деградации?

Что ж, внутри литий-ионного элемента происходит несколько химических реакций, когда он заряжается или разряжается. Некоторые реакции направлены на выработку электроэнергии, в то время как другие потребляют ионы лития, которые уменьшают емкость батареи. Другими словами, с каждым циклом зарядки-разрядки литий-ионный аккумулятор электромобиля теряет некоторую емкость; это действительно происходит и не подпадает под категорию мифов о зарядке электромобилей.

Тем не менее, важно понимать, что эти реакции происходят с разной скоростью в зависимости от различных условий окружающей среды, и есть шаги, которые вы можете предпринять, чтобы продлить срок службы батареи.

Поэтому большинство производителей аккумуляторов указывают диапазон температур, при котором аккумуляторы работают лучше всего. Этот диапазон меняется в зависимости от химического состава батареи, но в большинстве случаев он находится в диапазоне от -4 до 140 градусов по Фаренгейту для разрядки и от 0 до 45 градусов по Фаренгейту для зарядки.

Этот рабочий диапазон показывает, что батареи можно заряжать в более низком диапазоне температур, а зарядка их в экстремальных условиях, как холодных, так и горячих, может вызвать проблемы, поскольку эти условия увеличивают скорость возникновения нежелательных реакций, расходуя ионы лития и снижая емкость.

Теперь, когда мы знаем, почему емкость литий-ионного аккумулятора снижается, мы можем попытаться понять, что происходит внутри аккумулятора, когда он быстро заряжается.

При быстрой зарядке для зарядки аккумулятора используется ток высокого напряжения. Ионы лития вытягиваются из катода с большей силой и при заряде перемещаются к аноду. Это приводит к образованию трещин на катоде, а также к образованию дендритов на электродах. Из-за этих трещин и нарастания дендритов емкость литий-ионных элементов снижается, а также увеличивается сопротивление аккумулятора.

Внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается при быстрой зарядке. Из-за увеличения сопротивления и высокого входного тока во время быстрой зарядки внутри аккумуляторов выделяется чрезмерное тепло. Эта высокая температура снижает емкость литий-ионных аккумуляторов.

Когда литий-ионный аккумулятор быстро заряжается с использованием больших токов при низких температурах, на аноде возникает явление, известное как литийное покрытие. Благодаря этому атомы лития не интеркалируются внутри анода. В результате на поверхности электродов образуется инертный металлический литий (который не может генерировать электричество).