Jak działają akumulatory do samochodów elektrycznych

System magazynowania energii w samochodach elektrycznych ma postać akumulatora. Typ akumulatora może się różnić w zależności od tego, czy pojazd jest w pełni elektryczny (AEV), czy elektryczny hybrydowy typu plug-in (PHEV). Obecna technologia akumulatorów została zaprojektowana z myślą o wydłużonej żywotności (zwykle około 8 lat lub 160 000 mil). Niektóre baterie mogą działać od 12 do 15 lat w klimacie umiarkowanym lub od 8 do 12 lat w klimacie ekstremalnym. Istnieją cztery główne rodzaje akumulatorów stosowanych w samochodach elektrycznych: litowo-jonowe, niklowo-metalowo-wodorkowe, kwasowo-ołowiowe i ultrakondensatory.

Rodzaje akumulatorów do samochodów elektrycznych
Akumulatory litowo-jonowe
Najpopularniejszym rodzajem akumulatorów stosowanych w samochodach elektrycznych jest akumulator litowo-jonowy. Ten rodzaj baterii może wydawać się znajomy – baterie te są również stosowane w większości przenośnych urządzeń elektronicznych, w tym w telefonach komórkowych i komputerach. Baterie litowo-jonowe charakteryzują się wysokim stosunkiem mocy do masy, wysoką efektywnością energetyczną i dobrą odpornością na wysokie temperatury. W praktyce oznacza to, że akumulatory przechowują dużo energii w stosunku do swojej masy, co jest istotne w samochodach elektrycznych – mniejsza masa oznacza, że ​​samochód może przejechać dalej na jednym ładowaniu. Baterie litowo-jonowe charakteryzują się również niskim współczynnikiem „samorozładowania”, co oznacza, że ​​lepiej niż inne baterie utrzymują zdolność do utrzymywania pełnego naładowania przez dłuższy czas.

Ponadto większość części akumulatorów litowo-jonowych nadaje się do recyklingu, co czyni te akumulatory dobrym wyborem dla osób dbających o środowisko. Akumulator ten jest używany zarówno w pojazdach AEV, jak i PHEV, chociaż dokładny skład chemiczny tych akumulatorów różni się od tych stosowanych w elektronice użytkowej.

Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe
Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe są szerzej stosowane w pojazdach hybrydowo-elektrycznych, ale są również z powodzeniem stosowane w niektórych pojazdach w pełni elektrycznych. Pojazdy hybrydowo-elektryczne nie czerpią energii z zewnętrznego źródła typu plug-in i zamiast tego wykorzystują paliwo do ładowania akumulatora, co wyklucza je z definicji samochodu elektrycznego.

Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe mają dłuższą żywotność niż akumulatory litowo-jonowe lub kwasowo-ołowiowe. Są także bezpieczne i tolerancyjne na nadużycia. Największymi problemami związanymi z akumulatorami niklowo-metalowo-wodorkowymi jest ich wysoki koszt, wysoki stopień samorozładowania oraz fakt, że generują one znaczną ilość ciepła w wysokich temperaturach. Te problemy sprawiają, że akumulatory te są mniej skuteczne w pojazdach elektrycznych wielokrotnego ładowania, dlatego stosuje się je głównie w hybrydowych pojazdach elektrycznych.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe
Akumulatory kwasowo-ołowiowe są obecnie stosowane wyłącznie w pojazdach elektrycznych w celu uzupełnienia innych akumulatorów. Akumulatory te charakteryzują się dużą mocą, są niedrogie, bezpieczne i niezawodne, ale ich krótka żywotność i słaba wydajność w niskich temperaturach utrudniają ich stosowanie w pojazdach elektrycznych. Trwają prace nad akumulatorami kwasowo-ołowiowymi o dużej mocy, ale obecnie stosuje się je wyłącznie w pojazdach użytkowych jako akumulatory wtórne.

Ultrakondensatory
Ultrakondensatory nie są bateriami w tradycyjnym znaczeniu. Zamiast tego przechowują spolaryzowaną ciecz pomiędzy elektrodą a elektrolitem. Wraz ze wzrostem powierzchni cieczy wzrasta również zdolność magazynowania energii. Ultrakondensatory, takie jak akumulatory kwasowo-ołowiowe, są przede wszystkim przydatne jako wtórne urządzenia magazynujące w pojazdach elektrycznych, ponieważ ultrakondensatory pomagają akumulatorom elektrochemicznym wyrównać ich obciążenie. Ponadto ultrakondensatory mogą zapewnić pojazdom elektrycznym dodatkową moc podczas przyspieszania i hamowania regeneracyjnego.

Jak działają akumulatory do samochodów elektrycznych?
Pojazdy w pełni elektryczne posiadają elektryczny silnik trakcyjny zamiast silnika spalinowego stosowanego w samochodach napędzanych benzyną. Pojazdy AEV wykorzystują zestaw akumulatorów trakcyjnych (zwykle akumulator litowo-jonowy) do magazynowania energii elektrycznej wykorzystywanej przez silnik do napędzania kół pojazdu. Pakiet akumulatorów trakcyjnych to część samochodu, którą należy podłączyć do prądu i naładować, a jego wydajność pomaga określić całkowity zasięg pojazdu.

W hybrydowych pojazdach elektrycznych typu plug-in elektryczny silnik trakcyjny jest zasilany z zestawu akumulatorów trakcyjnych, podobnie jak AEV. Podstawowa różnica polega na tym, że akumulator ma także silnik spalinowy. Pojazdy PHEV działają na napędzie elektrycznym aż do wyczerpania się akumulatora, a następnie przełączają się na paliwo, które napędza silnik spalinowy. Akumulator, zwykle litowo-jonowy, można naładować poprzez podłączenie do prądu, hamowanie regeneracyjne lub wykorzystanie silnika spalinowego. Połączenie akumulatora i paliwa zapewnia pojazdom PHEV większy zasięg niż ich całkowicie elektryczne odpowiedniki.