hirdetés
hirdetés

E-mobilitás

Áttörés lehet az e-autók akkumulátorának hatótávjában

A Toyota a világon elsőként fejlesztette annak módszertanát, hogyan figyelhető meg a lítiumonok viselkedése az elektrolitban: az áttörés a kutatás-fejlesztési tevékenységekkel együtt meghosszabbíthatja az akkumulátorok élettartamát, illetve a lítiumion-akkumulátorról üzemelő gépkocsik hatótávolságát.

hirdetés

A módszerrel a kutatók valós időben tudják megfigyelni a Li-ion teljesítménycsökkenésének az egyik kiváltó okát: a Li-ionok normálistól eltérő viselkedését. A Toyota úgy véli, az eredmények alapvetően meghatározhatják az akkumulátorok teljesítményének és tartósságának a javítását, illetve a plug-in hybrid (PHV) és akkumulátoros elektromos (EV) járművek hatótávolságának a meghosszabbítását célzó kutatás-fejlesztési tevékenységeket.

A Li-ion-akkumulátorok fémoxid katódot, szénalapú anódot, valamint szerves elektrolitot alkalmaznak. A lítiumionok töltés során a katódtól az anód felé áramlanak az elektrolitban, kisütéskor pedig fordítva, az anódtól a katód irányába haladnak. Így jön létre az elektromos áram. Az elektrolitban lévő lítiumionok ezért alapvető szerepet játszanak az akkumulátor töltése és kisütése során.

Autóipari lítiumion-akkumulátorok szerkezete és működési elve (forrás: Toyota)
Autóipari lítiumion-akkumulátorok szerkezete és működési elve (forrás: Toyota)

Közismert tény, hogy a töltés és a kisütés következtében az elektródákon, illetve az elektrolitban megváltoznak a lítiumionok, és a feltételezések szerint ezek a deviációk korlátozzák az akkumulátor hasznos területét, amely egyik oka lehet annak, ami miatt csökken az akkumulátor maximális teljesítménykifejtését lehetővé tevő terület. A lítiumionok deviációjának mechanizmusát kutatva azonban a hagyományos technikákkal nem lehetett ellenőrizni az elektrolitban lévő lítiumionok viselkedését azok felhasználási körülményeivel megegyező közegben.

A Toyota által a probléma megoldására kifejlesztett megfigyelési technika két fő jellemzője:

  • A világ legnagyobb teljesítményű szinkrotronsugárzásátelőállító SPring-833 szinkrotronsugárzási létesítményben beüzemelt Toyota sugárnyaláb különösen nagy intenzitású: az orvosi röntgenberendezéseknél egymilliárdszor nagyobb teljesítményű röntgensugárzást képes előállítani. Az 0,65 mikron/pixel felbontású, 100 ms/képkocka sebességű méréseket tesz lehetővé.
  • A számos Li-ion-akkumulátorban alkalmazott foszforos elektrolit helyett új, nehéz elemeket tartalmazó elektrolitot alkalmaznak. Így az elektrolitban mozgó lítiumionok nem a foszfortartalmú ionokhoz kötődnek, hanem a nehéz elemeket tartalmaz ionokhoz. A nehéz elemek viszont gyengébb röntgensugárzást bocsátanak ki, a képen a felvételt követően látható árnyékok sötétebbek. A nehéz elemek viselkedését megfigyelve ellenőrizhetjük az elektrolitban hozzájuk kapcsolódó lítiumionok deviációs viselkedését.

A fentiekben ismertetett technikával, a vizsgált termékekhez hasonló szerkezetű (pl. laminált cella a valós akkuhasználatra emlékeztető környezetben és körülmények között) akkumulátorral valós időben megfigyelhető az a Li-ion-deviációs folyamat, amely a töltés és a kisütés során az elektrolitban végbe megy. Ezt a megfigyelési technikát a Toyota központi k+f-laboratóriuma, a Nippon Soken, Inc. valamint négy felsőoktatási intézmény fejlesztette ki.  A Toyota jövőben megfigyeli milyen viselkedést eredményeznek a katód, az anód, a szeparátorok, illetve az elektrolit anyagában, illetve szerkezetében alkalmazott eltérések, illetve az akkumulátorszabályozásban jelentkező különbségek. Az akkumulátor teljesítményromlásához vezető mechanizmusok elemzése olyan kutatás-fejlesztési folyamatokhoz vezethet, amelyek javíthatják az akkumulátorok teljesítményét és tartósságát, és ezzel hosszabb élettartamot, valamint nagyobb hatótávolságot érhetnek el.

„Most először került reális közelségbe olyan megoldás, amely a lítium-ion akkumulátorok élettartamának és hatótávjának drasztikus növekedését hozhatja magával, ami rendkívüli mértékben felgyorsíthatja a környezetbarát technológiák jövőbeni térnyerését” – fogalmaz Varga Zsombor, a Toyota és Lexus márka magyarországi kommunikációjáért felelős vezetője.

(forrás: GyártásTrend/Toyota)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[198275] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés