تأثير الطقس البارد على عمر بطارية السيارة الكهربائية

يعيش البعض في مناخات قاسية يصطدمون بعائق واحد مشترك عندما يتعلق الأمر بالسيارات الكهربائية: كيف سيتأقلم عمر البطارية مع الطقس؟ كلما اتجهت شمالًا ، زاد الهمس الذي تسمعه عن التأثير الكارثي للشتاء على عمر البطارية ، مما يجعل EV الخاص بك أكثر قليلاً من مجرد خطأ باهظ الثمن.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية تفاعل بطاريات المركبات الكهربائية مع البرودة ومقارنتها بتأثيرات الحرارة الشديدة.

أظهرت دراسة أجريت على 20 طرازًا من أفضل السيارات الكهربائية مبيعًا في النرويج أن البرودة تقلل المدى بمعدل 18.5٪ مقارنة بمدى تصنيفها.

لمعرفة السبب ، نحتاج إلى النظر في طبيعة المقاومة الكهربائية. المقاومة هي كيف تعارض أي مادة تيارًا كهربائيًا. تتمتع المعادن مثل النحاس بمقاومة منخفضة ، ولهذا نستخدمها في صناعة الدوائر. وفي الوقت نفسه ، يتمتع المطاط بمقاومة عالية ، لذلك نضعه على السطح الخارجي للكابلات لمنع المستخدمين من الانزلاق.

عند استخدام تدفئة المقصورة ، ينخفض ​​نطاق المركبات الكهربائية بنسبة 41٪.

يتم تحديد هذه الموصلية في الغالب من خلال مقدار المساحة التي تمتلكها ذرات هذه المواد في الطبقة الإلكترونية الخارجية الخاصة بها حتى تتمكن المزيد من الإلكترونات من اختراقها. مع ارتفاع الحرارة ، تبدأ تلك الذرات في التحرك كثيرًا ، مما يجعل من الصعب على الإلكترونات التحرك عبر المادة بكفاءة دون الاصطدام ببعضها البعض. على الجانب الآخر ، تحتوي المادة الأكثر برودة على ذرات لا تتحرك بنفس القدر ، مما يسهل على الإلكترونات اجتيازها. تسمح هذه الظاهرة للموصلات الفائقة ، التي يمكنها الاحتفاظ بشحنة كهربائية إلى أجل غير مسمى بشرط أن تظل درجة الحرارة منخفضة للغاية.

هذا يبدو رائعًا ، ولكن لماذا ينخفض ​​أداء البطارية في البرد إذن؟ بعد كل شيء ، ألا يجب أن تجعل درجات الحرارة المنخفضة نقل الكهرباء أسهل؟ تتمثل إحدى المشكلات في أن EV تستخدم الكثير من الأنظمة التكميلية في البرد التي لا تستخدمها بطريقة أخرى. تقدر AAA أنه عندما تأخذ في الاعتبار تدفئة المقصورة ، ينخفض ​​نطاق المركبات الكهربائية بنسبة 41٪.

يؤثر البرودة سلبًا على كيمياء البطارية أيضًا. توجد طبقات من الجرافيت في جانب الأنود لخلية البطارية ، والتي توجد بينها أيونات الليثيوم. عند تفريغها ، تعبر هذه الأيونات فاصل الإلكتروليت السائل إلى جانب الكاثود لتلتقي بالإلكترونات التي سلكت الطريق الخلاب عبر محرك EV. يصبح السائل المنحل بالكهرباء أكثر لزوجة مع البرودة ويتجمد في النهاية. يؤدي تغيير الحالة هذا إلى زيادة المقاومة ، وبالتالي تقليل أداء البطارية.

مع هذه المقاومة المتزايدة ، تواجه أيونات الليثيوم صعوبة في التعشيش بين طبقات الجرافيت أثناء الشحن ، لذلك تبدأ بدلاً من ذلك في الصفيحة مباشرة على سطح الجرافيت. يتراكم هذا الليثيوم بمرور الوقت ، خاصةً عند الشحن السريع في البرد إلى هياكل تسمى التشعبات. تجعل هذه التشعبات من الصعب على الأيونات الاستقرار بشكل صحيح بين طبقات الجرافيت في المستقبل ، مما يقلل من سعة البطارية القصوى. والأسوأ من ذلك ، إذا كانت هذه التشعبات كبيرة بما يكفي لاختراق طبقة فاصل الأنود / الكاثود ، فإن الدوائر القصيرة للبطارية الخاصة بك ستنقطع. تحتوي عبوات بطاريات EV على طبقات حرارية منسوجة في جميع أنحاء خلاياها لتنظيم درجة الحرارة ، وتجنب النمو المتسارع للتشعبات ، والحفاظ على موصلية الإلكتروليت في درجات حرارة منخفضة ، ولكنك غالبًا ما تكون محظوظًا في الحصول على الطاقة اللازمة لتسخين البطاريات إلى طاقة قابلة للاستخدام مستوى.

قد يساعدنا ظهور بطاريات الحالة الصلبة يومًا ما في تجنب مشاكل التحول الصلب والسائل في الإلكتروليتات. ومع ذلك ، ستظل التشعبات مشكلة طويلة الأجل ، بالإضافة إلى أن بطاريات الحالة الصلبة لا تزال بحاجة إلى درجات حرارة عالية نسبيًا لتوصيل الطاقة. دعونا نتخطى أصابعنا للتقدم في المستقبل.

التدفئة أحد المجالات التي تتمتع فيها السيارات التي تعمل بالغاز بميزة واضحة. تهدر محركات الاحتراق الداخلي حوالي 60٪ من طاقتها كحرارة ، ويعاد معظمها إلى المقصورة للتدفئة خلال الشتاء. الصيف يتطلب القليل من العمل ، ولكن حتى ذلك الحين ، يجب ألا يؤثر تكييف الهواء على الأميال بأكثر من 20٪.