您是否知道传统的锂离子电动汽车电池在寒冷的天气中会损失40%的电量?那是一个极端的例子,但是室外低温下的容量损失对于电动汽车来说是一个大问题。不用担心-宾夕法尼亚州立大学的研究人员正在寻找一种治愈方法,可以使电动汽车所有者在短短几秒钟内将汽车加热到最佳电池状态,并保持在适当的位置,而容量损失很小。
寒冷天气和电动汽车电池范围
基本挑战是老式汽油车常见的挑战,在寒冷天气下启动后,需要较长的空转时间才能使发动机高效运转。天然气汽车制造商早就解决了这个问题,但电动汽车电池设计仍在追赶。EV电池具有最佳的工作范围,因此,如果您的EV在寒冷的天气中坐了一段时间,则需要花费一定的电量来对其进行预热,在驾驶时保持温暖并保持舒适。
宾夕法尼亚州立大学的研究人员说,由于波纹效应会减少再生中断的输入,结果可能会导致EV电池范围损失40%甚至更多。
去年,我们的姊妹网站Gas2.org通过BMW i3博客网站为电动车车主传递了一些寒冷天气驾驶技巧,其中强调,寒冷天气驾驶会因电池电量的消耗而在一定程度上进行周密的计划和远见。
《纽约时报》的一名记者臭名昭著地发现,在2013年的这个时候,他艰难地尝试了这一方法,当时他试图在特斯拉特斯拉特斯(Tesla)驾车在冬天死后从纽约市到波士顿长途行驶。
这集引起了特斯拉汽车所有者埃隆·马斯克(Elon Musk)的不满,因为记者似乎故意没有遵守常识,但这给CleanTechnica一个机会指出了真正的问题是EV电池的成本。
巧合的是,2013年也是奥巴马总统的EV Everywhere倡议解决EV负担能力问题的一年,为EV技术提供了高达4,500万美元的资金,其中包括改进的EV电池。
2013年10月,宾夕法尼亚州立大学宣布以300万美元的赠款形式获得了一块EV Everywhere馅饼,该馅饼与锂离子电池公司EC Power和其他这些人一起:
美国能源部车辆技术办公室为期两年的拨款支持项目“用于PHEV(插电式混合动力汽车)应用的高能量,长寿命锂离子电池”。
宾夕法尼亚州立大学是该笔赠款的主要主要研究者(PI),得克萨斯大学奥斯汀分校和劳伦斯·伯克利国家实验室共同担任了首席研究员。阿尔贡国家实验室和工业电力产品公司EC Power也是该赠款的合作伙伴。
那是相当不错的火力,对吗?
EV电池从-22秒钟热身到32秒钟
这使我们可以直接使用Penn State和EC Power提供的新型EV电池预热解决方案。
该团队从EC Power的现有专利开始,开发了一种“全气候”锂离子电池,该电池采用了薄的(50微米)镍箔。一端连接到负极端子,另一端连接到电池外部,从而有效地形成了第三端。
在温度传感器的协助下,当电池温度降至32华氏度以下时,电子会自动流过镍箔。这将转化为箔的热量,该热量流入电池的内部。一旦电池温度达到32度,加热系统就会自动关闭。
如果不使用镍箔系统,新电池的重量(和成本)将略大于一个,但这些数字在范围扩展方面要好得多,并且该系统实际上消除了延长预热时间的需要:
研究人员依靠EC Power先前的专利,开发出了全气候电池,其重量仅增加了1.5%,成本仅为基础电池的0.04%。他们还设计了这种电池,使其在20秒内从华氏4度升至32华氏度,在30秒内从-22华氏度升至32华氏度,并且仅消耗电池容量的3.8%和5.5%。
您可以从《自然》(Nature)杂志上获得有关新型全气候EV电池的所有详细信息,标题为“在低温下会自热的锂离子电池结构”。作者指出,除电动汽车电池外,新系统还可能对机器人技术和太空探索有用。
电动车无处不在:谢谢,奥巴马
研究团队还指出,镍还可以使用许多其他材料,但其想法是着眼于成本最低,可以有效完成工作的材料,这是EV Everywhere支持的目标。某些汽车制造商很可能会寻求最有效的材料,而不论其成本如何,这取决于能否负担得起对他们的客户来说是一个关键问题。
考虑到这一点,让我们赶上EV Everywhere。该计划旨在使拥有电动汽车与拥有汽油车一样负担得起且便捷,而且看起来事情正在朝着正确的方向发展。
除了研究电动汽车电池外,各地的电动汽车还包括减轻重量的举措,以扩大电池范围……
…也是我们最喜欢的工作场所充电挑战之一:
结合足够长的续航时间到整个周末,对于许多无法在家使用EV充电站的潜在EV所有者来说,工作场所充电是一个很好的解决方案。
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图片来源:宾夕法尼亚州立大学王超阳提供的全气候最佳电池;后两个通过美国能源部