Rýchle nabíjanie batérií – výhoda, či hrozba?

ZDROJ | Shell

V elektronických zariadeniach, aj v elektromobiloch už roky dominuje lítium-iónová technológia batérií v rôznych modifikáciách, ale mýty a určité obavy – niekedy aj opodstatnené – zostávajú. Neriešime už síce vznik pamäťového efektu, ktorý bol veľkou témou (čiastočne nafúknutou) pri nikel-kadmiových (NiCd) a menšou aj pri nikel-metal hydridových (NiMH) batériách, ale aj lítiové batérie majú svoje „muchy“.

Jedným z problémov, aj keď štatisticky málo významným, je skrat medzi elektródami s možnosťou vzniku požiaru. K tomu môže prísť pri raste dendridov, ktoré prerazia separátor medzi anódou a katódou a vyvolajú skrat, spojený s veľkým prúdom. Ten môže roztaviť, či dokonca vznietiť batériu.

ZDROJ | Shell

Pamäťový efekt u starších technológií batérií spôsoboval znižovanie ich kapacity kvôli kryštalickým štruktúram, vytváraným pri nedostatočnom vybití batérie pred opätovným nabíjaním. Trpela tým aj ich životnosť. Tá je témou aj u elektromobilov, kým napríklad pri smartfónoch životnosť batérie príliš neriešime. Dôvodom je ich krátky životný cyklus kvôli morálnemu zastarávaniu a plytvaniu, spôsobenému dotáciami operátorov.

Pozrite siSpotreba elektromobilov? Je to zložitejšie

Elektrické auto je však predmetom dlhodobej spotreby a výmena batérie po niekoľkých rokoch prevádzky vychádza extrémne draho. Toto býva aj jedným z argumentov odporcov elektromobility – kúpite si drahšie auto (ako so spaľovacím motorom) a o niekoľko rokov vás čaká niekoľkotisícová investícia do novej batérie.

ZDROJ | TeknoDate

Našťastie, ani jedno nemusí byť pravda. Súčasná kríza síce poriadne mieša karty v automobilovom priemysle, ale ceny elektromobilov aj tak pomaly dosahujú cenovú paritu s klasikou. Optimisti tvrdia, že budú dokonca lacnejšie. To dáva zmysel, keďže sú konštrukčne podstatne jednoduchšie.

Môžu za to aj nové technológie a klesajúce ceny batérií v prepočte na kWh. Zároveň nová chémia a vylepšené technológie článkov, aj celých batérií zvyšujú ich životnosť a umožňujú nabíjanie nebývalo vysokými výkonmi. Na trh prichádzajú batérie so životnosťou niekoľko tisíc nabíjacích cyklov, čo v praxi umožní najazdiť elektromobilom aj viac ako milión kilometrov.

Pre novú generáciu batérií je potrebná anóda Li-metal a pevný elektrolyt.

Životnosť batérie tak prekoná trvácnosť samotného auta a dostaneme sa do situácie, aká panuje u mobilov – batéria prestane byť témou. Už aby to bolo.

Nádejou sú v tomto smere lítium-kovové batérie s pevným elektrolytom, aké vyvíja, okrem iných, aj spoločnosť QuantumScape.

Pozrite siQuantumScape úspešne otestovala 10-vrstvové batérie s pevným elektrolytom

Rýchlonabíjanie zároveň skráti prestoje počas doplňovania energie. Pri dostatočne hustej infraštruktúre rýchlonabíjacích staníc, kde nabijete batériu na dojazd 300 km za 15-20 minút, zmizne stres z použitia elektromobilov na dlhších trasách.

Vypijete si kávu a môžete pokračovať v ceste. Rýchlonabíjanie batérií však nie je triviálna záležitosť. Aby sa dalo využívať, pripravené musia byť obe strany procesu – nielen výkonná rýchlonabíjačka, ale aj samotný elektromobil a hlavne jeho batéria.

ZDROJ | Home Office Toolsdaily

Ultrarýchle nabíjačky pracujú s jednosmerným prúdom (DC) a vysokým napätím (400 až 800 V), aby sa znížili straty výkonu počas nabíjania. Pri vysokých prúdoch, ktoré počas nabíjania nevyhnutne tečú, však napriek tomu dochádza k ohrevu. Aby sa zaistilo optimálne fungovanie dobíjania, musí byť batéria, prípadne aj súvisiace komponenty, aktívne chladená vzduchom, alebo chladiacou kvapalinou. Pri nízkych teplotách je zas potrebné batériu spočiatku ohriať na prevádzkové hodnoty.

Pozrite siIONITY otvorilo prvú nabíjačku na Slovensku, ponúka 350 kW nabíjanie!

Batéria sa pritom maximálnym výkonom nenabíja konštantne. Najvyšší prúd do nej tečie, keď je vybitá, so stúpajúcim nabitím výkon postupne klesá. Celý proces je softvérovo ošetrený a riadený.

Aj pri elektromobiloch platí to, čo pri rýchlonabíjačkách smartfónov – maximum rýchlosti nabíjania limituje najpomalšia súčasť reťazca. Napríklad smartfón podporujúci maximálne 45W nabíjanie sa bude týmto maximálnym výkonom nabíjať aj na nabíjačke s podporou 120W nabíjania, uviedla Lýdia Žáčková zo spoločnosti Xiaomi Slovensko.

Či časté nabíjanie elektromobilu na rýchlonabíjačke skráti životnosť jeho batérie, je ťažká otázka. V prvom rade, majitelia plug-in hybridov a batériových elektromobilov „bežnej“ a strednej triedy z toho vôbec nemusia mať ťažkú hlavu, lebo nabíjanie výkonom 350 kW a vyšším sa zatiaľ týka len niekoľkých luxusných modelov. Vo všeobecnosti však možno nezaškodí dodržiavať odporúčanie, že optimum je nabíjať batériu v intervale 20% až 80% jej kapacity, čo by malo maximalizovať jej životnosť. Aj toto pravidlo však zrejme nové technológie čoskoro prepíšu.

Komentáre k článku