Этот оригинальный автомобильный чехол может защитить аккумуляторы электромобилей от экстремальных погодных условий

Dec 07, 2023

Известно, что аккумуляторы, питающие электромобили, чувствительны к перепадам температур. Например, запас хода электромобиля снижается, когда температура падает, а время зарядки увеличивается. Это временная мера, но для людей, живущих в районах с продолжительными холодами, это хлопотно.

В дневное и ночное время температура также может резко меняться, и известно, что эти колебания влияют на срок службы батареи. В жарких условиях энергетическая нагрузка на охлаждение салона электромобиля незначительна. Но внедрение системы регулирования температуры для обеспечения тепловой защиты электромобиля сопряжено с затратами энергии.

В основе всех проблем электромобилей, чувствительных к температуре, лежат электрохимические реакции, питающие батарею. Когда внешняя температура падает, скорость химических реакций замедляется, а значит, зарядка аккумулятора занимает больше времени. К счастью, ученые разработали чехол, который не требует внешнего питания и защищает электромобили летом и зимой.

Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тонг теперь утверждают, что создали пассивный тепловой плащ, который может снизить температуру автомобиля на 8 градусов по Цельсию, когда на улице жарко в дневное время, и поддерживать его на 6,8 градусов по Цельсию, когда холодно ночью.

Слово «пассивный» здесь имеет большое значение, поскольку плащу не требуется внешний источник энергии для выполнения своей работы. Но чтобы понять, почему этот плащ может стать крупным прорывом, мы должны сначала понять, почему температуры представляют собой реальную угрозу для электромобилей.

Распространенный сценарий деградации батареи, который происходит из-за сильноточной зарядки при низких температурах, называется литиевым покрытием. Рекламируется, что это «самый серьезный процесс старения литий-ионных аккумуляторов», происходящий при низких температурах, который резко снижает количество пригодного к циклированию лития.

Согласно этому исследованию, литиевое покрытие уникально по сравнению с другими формами деградации материала из-за его зависимости от внешней температуры. Кроме того, со временем ситуация только ухудшается по мере формирования нового поверхностного слоя, изолирующего активный материал, необходимый для электрохимических реакций. Говоря об электрохимии, разложение электролита в аккумуляторах электромобилей также происходит при высоких температурах.

В другой исследовательской статье, опубликованной в журнале IEEE Journal, упоминается, что более высокая температура увеличивает стоимость износа аккумуляторов электромобилей и сокращает срок их службы. В исследовательском документе, опубликованном Американской автомобильной ассоциацией, сделан вывод, что когда средняя температура окружающей среды повышается до 95 градусов по Фаренгейту по сравнению с тестами электромобилей, проводимыми при 75 градусах по Фаренгейту, это приводит к «17-процентному уменьшению как комбинированного запаса хода, так и комбинированной эквивалентной экономии топлива». "

Потери могут достигать 41% при использовании систем отопления и охлаждения автомобиля. Производитель электромобилей Polestar в своей справочной документации сообщает, что если на улице холодная погода и вы беспокоитесь о том, что трансмиссия будет работать с более низкой эффективностью, предварительный прогрев автомобиля, когда он подключен к сети, может обеспечить некоторый прирост запаса хода.

В ходе испытаний команда обнаружила, что, когда внешняя температура составляла около 31 градуса по Цельсию, температура в салоне закрытого электромобиля поддерживалась на уровне 22,8 градуса по Цельсию. Для сравнения, температура в салоне автомобиля без какой-либо тепловой защиты достигла ошеломляющих 50,5 градусов по Цельсию в разгар дневного времени, что составляет ошеломляющую разницу в 27,7 градусов по Цельсию.

Переключая температурный сценарий, плащ поддерживал температуру в салоне примерно на 7 градусов по Цельсию выше, чем в холодных окрестностях в ночное время. Примечательно, что температура в салоне никогда не опускалась ниже 0 градусов по Цельсию, независимо от того, насколько холодно было на улице зимой.

Плащ имеет двухслойную конструкцию. Внешний слой состоит из тонких волокон кремнезема — того же материала, из которого состоит пляжный песок, гранит и стекло, а также одного из самых распространенных материалов на Земле. Затем кремниевые волокна были покрыты гексагональным нитридом бора, который промышленно используется для повышения теплопроводности и изоляционных покрытий, в виде чешуек.