بطارية الجر (المعروفة أيضًا باسم بطارية السيارة الكهربائية ، بطارية القيادة أو بطارية الدورات فيما بعد) هي مخزن للطاقة ، حيث يتم استخدام محرك السيارة الكهربائية وتتكون مجموعة من العناصر المترابطة (وبالتالي “البطارية”). وهو يتألف من بضعة آلاف إلى آلاف الخلايا المتراكمة أو كتل الخلايا المتصلة بالتوازي والمتسلسل. أيضا ، قد يشار إلى supercapacitors أو مراكب حذافة الميكانيكية بمثابة بطارية الجر عندما يتم الجمع بين العديد منها لتشغيل السيارة.

جنرال لواء
بطارية الجر في السيارات الكهربائية في كثير من الأحيان لديها الجهد الاسمي من 350 إلى 400 فولت ، المقابلة للتيار المتناوب المعتاد ثلاثي الطور. ل pedelecs والدراجات الكهربائية الجهد من 24 و 36 و 48 فولت شائعة. في شاحنات الرافعة الشوكية بمحرك كهربائي ، عادة ما تكون بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة مع الجهد المقنن 80 فولت. يتم استخدام بطارية الجر هنا لموازنة الوزن.

بالنسبة للضوء ، مساحات الزجاج ، الراديو ، جهاز التحكم عن بعد ، وما إلى ذلك ، لا تستخدم المركبات الكهربائية عادةً بطارية الجر ذات الجهد العالي ، بل هي نظام كهربائي تقليدي بقدرة 12 أو 48 فولت مع تخزين طاقة كهربائي صغير مماثل لبطارية بدء التشغيل في المركبات التقليدية .

التاريخ
بعد أن تم استخدام الكهرباء في بداية القرن التاسع عشر لنقل المعلومات ، كانت 1837/1838 تقريبًا أساسيات محرك كهربائي معروف وتطوّر المحرك الكهربائي. 1854 تم تطويره بواسطة Wilhelm Josef Sinsteden وبناء على 1859 بواسطة Gaston Planté بطارية الرصاص الحمضية.

ترتيب لستة من هذه الخلايا بجهد مقنن مقداره 2 فولت ولوحات رصاص حلزونية الجرح شكلت في 1881 في دراجة تروفي تريفيكل بواسطة غوستاف تروفي أول بطارية جر (الفولطية المقننة 12 فولت) لقيادة السيارة الكهربائية ذاتية الاكتفاء بدون سكك حديدية أو الكابل التعادل. كان ينظم فقط عن طريق إغلاق أو فتح الدائرة. ومع ذلك ، فإن دراجة ثلاثية العجلات من طراز Trouvé لا يزال لديها ذراعا من دراجة ثلاثية العجلات بمثابة قاعدة.

بعد بضعة أشهر ، في عام 1882 ، قام Ayrton & amp؛ لم يكن دراجة ثلاثية العجلات الكهربائية بيري فقط لا السواعد والأضواء الكهربائية ، ولكن أيضا بطارية الجر تحسين. الخلايا الأولية العشرة المخزنة في فولطية مقننة تبلغ 20 فولت 1.5 كيلووات ساعة ويمكن تشغيلها وإغلاقها بشكل فردي ، مما يسمح بتنظيم القوة والسرعة. بالفعل مع المركبات الأولى ، تم ترتيب بطارية الجر الثقيلة منخفضة قدر الإمكان من أجل تحسين الاستقرار والمناولة.

ولكن في حين كانت خلايا البطارية لا تزال موضوعة في السيارات الأولى ، التي بنيت في أول سيارة كهربائية (من عام 1888) ، كانت بطارية الجر موجودة بالفعل في مساكن خاصة أو تم إخفاؤها. مصنع المجمع مصنع Tudorsche Büsche & amp؛ كانت Müller OHG (المعروفة الآن باسم VARTA) أول شركة في ألمانيا تنتج بطاريات الرصاص الحمضية في عام 1888 صناعيًا. في قطاع السكك الحديدية ، تم ترميم مركب Wittfeld مع هذه البطاريات. حوالي عام 1900 ، تم إجراء محاولات ناجحة لدفع الصنادل الكهربائية باستخدام مراكب. ونتيجة لذلك ، قامت شركة Watt-Akkumulatoren-Werke AG ، التي خلفت شركة دراسة ، بتأسيس Ziegel-Transport-Aktiengesellschaft (ZTG) في Zehdenick. المحركات الكهربائية لأكثر من 100 بارج كانت مدعومة بالبطاريات وزودت برلين بالطوب.

مع تراكم الحديد والنيكل (توماس اديسون) في حوالي عام 1900 وتراكم النيكل والكادميوم التي طورها السويدي فالديمار يونغنر ، كانت هناك خلايا كيميائية بديلة لبطاريات الجر. وقد ثبت أن بطارية NiFe تستخدم في العديد من السيارات ولها عمر طويل جدًا. يمتلك جاي لينو في الولايات المتحدة شركة بيكر إلكتريك ، حيث لا تزال بطاريات النيكل والحديد تعمل بعد 100 عام تقريبًا. طور هنري فورد طراز فورد تالسو كمركبة كهربائية. وكان قد طلب بالفعل 150 ألف بطارية من النيكل والحديد من اديسون عندما اشتعلت النيران في قسم السيارة الكهربائية.

اختراع المبدئ الكهربائي ، عن طريق بطارية البداية ، يمكن بدء تشغيل المحرك دون جهد بدني ، وبدأت في إنخفاض الذروة الأولى للسيارات الكهربائية ، ونتيجة لذلك ، ركود تراكم وتطوير البطارية. كانت بطاريات الرصاص الحمضية ذات الدورة العميقة معيارًا فعليًا لتطبيقات الجر بحلول نهاية القرن العشرين. وشملت هذه ، من بين أمور أخرى ، الغواصات ، والسيارات ذات طاقة البطارية ، والمركبات الصناعية ، مثل الرافعات الشوكية وعربات اليد ، ولكن أيضا الكراسي المتحركة الكهربائية. أنتجت الشركات الفرنسية عدة آلاف من المركبات القانونية في الشوارع مع بطاريات النيكل والكادميوم في 1990s. في عام 1990 من قبل CARB التشريع في كاليفورنيا ، يجب أن تجبر شركات صناعة السيارات على المركبات التي لا تصدر أي انبعاثات (الولايات المتحدة = صفر الانبعاثات) التي تقدم Akkumulatorforschung تلقى نبضات قوية مرة أخرى.

على سبيل المثال ، في حين أن بطاريات الجر الأولى من جنرال موتورز EV1 لا تزال تستخدم بطاريات الرصاص الحمضية منخفضة التكلفة المتاحة (26 كتلة بسعة إجمالية تبلغ 16.3 كيلوواط ساعة والجهد الاسمي 312 فولت) ، في التجسيد الثاني لتلك التي في ستانفورد R. Ovshinsky جاهزة للسلسلة وضعت بطاريات هيدريد النيكل والمعدن. تم تثبيت بطارية الجر بقوة في نفق مركزي في أرضية السيارة ، مما ساهم في سلامة عالية التحطم وخصائص معالجة جيدة للغاية.

في حين أن بطارية الصوديوم والكبريت لسيارة BMW E1 أو بطارية البروم الزنك التي تم الإعلان عنها في Hotzenblitz لم تصل أبدًا إلى جاهزية الإنتاج المتسلسل ، فإن خلية كلوريد الصوديوم والنيكل (Zebra Battery) لا تقتصر فقط على نطاق عملي يزيد عن 200 كم ، ولكن أيضًا على التطبيقات في الجيش والفضاء. ومن الأمور المثيرة للاهتمام أيضًا في هذه السيارة ، نظام الكتل المضغوطة ، الذي جعل من الممكن تركيب بطارية الجر بالكامل في قطعة واحدة من الأسفل ، كما ساهم أيضًا في مستوى الأمان العالي لتطبيق السيارة.

كما تم وضع أساسيات كيمياء الخلايا لبطاريات الليثيوم أيون خلال هذه الفترة. ومع ذلك ، بعد تخفيف قوانين CARB ، أوقفت صناعة السيارات هذه الأنشطة ، بحيث أصبحت بطاريات الليثيوم أيون مهمة فقط كبطاريات جر في القرن الواحد والعشرين. اليوم ، تعد المتغيرات المختلفة بمثابة الأمل في إجراء تحسينات كبيرة في نسبة القدرة إلى الوزن وقدرة الحمل.

الخصائص الفيزيائية التقنية
بالمقارنة مع البطاريات المحمولة أو الخلايا الاستهلاكية ، فإن خلايا بطارية الجر لديها قدرة أكبر بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطويرها وتصنيعها من قبل العديد من الشركات المصنعة في مختلف التصاميم ، جزئيا على طلب العميل. الأحجام القياسية غير موجودة. المشترك هو كل من الخلايا المستديرة ، والتي تكون فيها الأقطاب الكهربائية على شكل قضيب وعلى شكل كأس ، على سبيل المثال منتجات A123 Systems ، وكذلك الخلايا المنشورية مع ترتيب قطب على شكل لوحة ، على سبيل المثال ، خلايا من ونستون البطارية.

تستخدم أنظمة البطاريات العميقة المقاومة للتيار المستمر والتي يمكنها توصيل أو استقبال الطاقة الكهربائية اعتمادًا على ظروف القيادة والبقاء على قيد الحياة في العديد من دورات التفريغ والشحن. وعلى عكس بطاريات بداية التشغيل ، يمكن تفريغ بطاريات الرصاص الحمضية ، على سبيل المثال ، بنسبة تصل إلى 80٪ عن طريق التصميم الخاص لشبكة الرصاص والفواصل دون أن تتعرض للتلف.

في حين يجب أن تكون الكتل الخاصة ببطاريات بدء تشغيل السيارة الرائدة لطاقة 12 فولت أو 24 فولت من 36-80 أمبير ساعة (Ah) ، متصلاً معاً لخلايا الرافعة الشوكية ذات السعات من 100 إلى 1000 أمبير لتشغيل الفولتية ، على سبيل المثال 24 إلى 96 فولت ، للسيارات الكهربائية يمكن أن تصل إلى عدة مئات من فولت. الأحجام هي أكبر من ذلك بكثير. تقلل الفولتية الأعلى التيارات المتدفقة ، وبالتالي ، من بين أمور أخرى ، تقليل الخسائر الأومية في الخطوط والخسارة الحرارية أثناء الشحن والتفريغ وتقليل الوزن (الكابل).

من خلال الربط التسلسلي للخلايا الفردية ينتج عن جهد القيادة أو جهد الجر. من خلال زيادة حجم الخلايا أو عن طريق توصيل الخلايا بالتوازي ، يمكن زيادة سعة التخزين و ampacity. إن منتج جهد الجر (V) والسعة الكهربائية / الكلفانية للخلايا / الخلايا الواحدة المتوازية (Ah) يعطي محتوى الطاقة لبطارية الجر.

متطلبات للاستخدام في المركبات
يتطلب التطبيق المحمول لبطاريات الجر متطلبات أمان أعلى مقارنةً باستخدام ثابت. قبل كل شيء ، يجب إثبات سلامة الإجراءات الميكانيكية.ويتحقق ذلك باستخدام كيمياء الخلايا الآمنة (على سبيل المثال ، مراكم فوسفات الحديد الليثيوم) ذات الخصائص الكهربائية الأكثر فقرا في كثير من الأحيان ، والتصميم الآمن للسكن في السيارة (على سبيل المثال ، صواني البطارية التي تم اختبارها في التعزيز في باطن الأرض) أو مزيج من الاثنين معاً. أساليب. مدى قوة تأثير متطلبات السلامة لبطاريات الجر ، يمكن أن يتجلى ذلك من خلال التأخر في بدء إنتاج سيارة Opel Amperabe التي تم تتبعها. كان السبب (أسابيع عدة فقط) بعد اختبار التصادم على بطارية الجر النار من طراز مماثل شيفروليه فولت.

متطلبات مختلفة لجميع السيارات الكهربائية والهجينة
ونظرًا لأن جميع السيارات الكهربائية تخزن جميع الطاقة الكهربائية اللازمة للسفر ، يتم استخدام خلايا بطارية عالية السعة لتقليل المساحة والوزن بالنسبة لمقدار الطاقة المطلوبة. نظرًا للقدرة اللازمة للبطارية (حجم الخلية أو الوحدة النمطية) ، عادة ما يتم إعطاء القدرة الاستيعابية الحالية للخلايا لعمليات التفريغ والشحن. الحمل أيضا أكثر اتساقا مع تيارات أقل بالنسبة لسعة البطارية مقارنة بالسيارات الهجينة.

في المركبات الكهربائية الهجينة ، يتم تنفيذ الجزء الرئيسي من طاقة المحرك في شكل طاقة كيميائية (وقود). بطارية الجر لديها قدرة أصغر بكثير. تخزن الطاقة الكهربائية للتنقل وتمتص طاقة الاسترداد من الفرامل التجديدي. لهذا الغرض ، يتم استخدام الخلايا عالية التيار والتي ، على الرغم من السعة المنخفضة ، يمكنها تحقيق الحمل الحالي العالي (الذي غالباً ما يكون قصير المدى) بكفاءة جيدة وعمر الخدمة المطلوب.

القدرة الاسمية ، الحمولة ، معلومات الشركة المصنعة
السعة الاسمية هي كمية الطاقة التي يمكن سحبها من قبل الشركة المصنعة بموجب معايير محددة. بالنسبة إلى مقارنات القدرات ، من المهم الالتزام بهذه المعايير. وبالتالي ، فإن المركب ذا المواصفات 12 V / 60 Ah C3 لديه سعة أكبر من بطارية قابلة للشحن من نفس الحجم مع تعيين C5 أو C20. مواصفات Cx يميز مدة التفريغ للقدرة المحددة في ساعات. في C3 60 Ah يمكن أخذها في التفريغ المنتظم لمدة ثلاث ساعات ، أي أن تيارات أعلى ممكنة من C5 أو C20 ، وهو أمر مهم لاستخدامه كبطارية جر ، لأن التيارات غالباً ما تكون في الواقع ممارسة لتيارات القياس هذه (انظر أيضاً C- معدل ومعادلة Peukert).

بالنسبة لبطاريات ليثيوم أيون شديدة التحمل ، فقد ساد بيان القدرة الاستيعابية الحالية فيما يتعلق بالسعة. في هذه الحالة ، على سبيل المثال ، لخلية 3.2 V 100 Ah للتصريف القياسي عند 0،5 درجة مئوية (أو حتى 0،5 CA) ، يعني هذا أن السعة تم تحديدها مع تيار تفريغ 50 A. أ. المعتاد تكون مواصفات السعة عند 0.5 درجة مئوية أو 1 C ، سعة الحمولة المستمرة المسموح بها 3 C أو أكثر (في المثال في 3 C أي 300 A) ، الحمل على المدى القصير أكثر (هنا 20 CA ، أي 2000 A) قد يكون.

على نحو متزايد ، لم تعد قدرة بطارية الجر تُعطى في ساعات الأمبير من الخلايا المفردة ، ولكن في ساعة watt-hour. وبالتالي ، فإن الأنواع المختلفة قابلة للمقارنة مع بعضها البعض ، حيث يتم تضمين الجهد. تحتوي بطاريات المبتدئين على محتوى طاقة يبلغ 496.8-960 واط ، وبطاريات جر للرافعات الشوكية عند 4800- 28800 واط ، ولسيارة تويوتا بريوس 2 بسعر 1،310 واط.

تكلفة البطارية
في عام 2010 ، دفع العلماء في جامعة الدنمارك التقنية مبلغ 10000 دولار أمريكي لبطارية EV مع قدرة 25 كيلو وات في الساعة (أي 400 دولار لكل كيلوواط ساعة) ، دون أي حسومات أو رسوم إضافية. يمكن أن اثنين من أصل 15 منتج للبطاريات توفير الوثائق الفنية اللازمة حول الجودة والسلامة من الحرائق. في عام 2010 ، كان من المتوقع أن تمر 10 سنوات على الأكثر قبل أن ينزل سعر البطارية إلى 1/3.

وفقا لدراسة أجريت عام 2010 ، من قبل المجلس القومي للبحوث ، كانت تكلفة بطارية أيونات الليثيوم حوالي 1700 دولار / كيلو وات في الساعة من الطاقة الصالحة للاستخدام ، مع الأخذ بعين الاعتبار أن PHEV-10 يتطلب حوالي 2.0 كيلووات ساعة و PHEV-40 حوالي 8 كيلو وات ساعة تبلغ تكلفة الشركة المصنعة لبطارية PHEV-10 حوالي 3000 دولار أمريكي وترتفع إلى 14000 دولار أمريكي من أجل PHEV-40. وقدرت MIT Technology Review أن تكلفة بطاريات السيارات تتراوح بين 225 دولارًا و 500 دولارًا أمريكيًا لكل كيلوواط ساعي بحلول عام 2020. وقد أفادت دراسة صدرت عام 2013 من قبل المجلس الأمريكي عن اقتصاد موفر للطاقة أن تكاليف البطارية انخفضت من 1،300 دولار أمريكي لكل كيلووات ساعة في عام 2007 إلى 500 دولار أمريكي لكل كيلوواط / ساعة في عام 2012. حددت وزارة الطاقة الأمريكية أهداف التكلفة لبحوث البطارية التي رعتها بمبلغ 300 دولار أمريكي لكل كيلو واط في الساعة في عام 2015 و 125 دولارًا أمريكيًا لكل كيلوواط / ساعة بحلول عام 2022. خفض التكلفة من خلال التقدم في تكنولوجيا البطاريات وأحجام الإنتاج الأعلى سيسمح للمركبات الكهربائية الإضافية أن تكون أكثر قدرة على المنافسة مع مركبات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية. في عام 2016 ، كان العالم قدرة إنتاج ليثيوم أيون تبلغ 41.57 جيجا وات ساعة.

تخضع التكاليف الفعلية للخلايا إلى الكثير من النقاش والمضاربة حيث أن معظم مصنعي EV يرفضون مناقشة هذا الموضوع بالتفصيل. ومع ذلك ، في أكتوبر 2015 ، كشفت شركة جنرال موتورز لصناعة السيارات في مؤتمر الأعمال العالمي السنوي أنها تتوقع سعر 145 دولارًا لكل كيلو واط في الساعة لخلايا ليثيوم أيون تدخل عام 2016 ، وهو أقل بكثير من تقديرات تكلفة المحلل. كما تتوقع جنرال موتورز تكلفة قدرها 100 دولار لكل كيلووات ساعة بحلول نهاية عام 2021.

وفقًا لدراسة نُشرت في فبراير 2016 من قبل Bloomberg New Energy Finance (BNEF) ، تراجعت أسعار البطاريات بنسبة 65٪ منذ عام 2010 ، و 35٪ فقط في عام 2015 ، حيث بلغت 350 دولارًا أمريكيًا للكيلوواط في الساعة. وخلصت الدراسة إلى أن تكاليف البطارية تسير على مسار لجعل السيارات الكهربائية بدون دعم حكومي بأسعار معقولة مثل سيارات محركات الاحتراق الداخلي في معظم البلدان بحلول عام 2022. مشاريع BNEF أنه بحلول عام 2040 ، سوف تكلف السيارات الكهربائية طويلة المدى أقل من 22000 دولار أمريكي تم التعبير عنها في عام 2016 دولار. تتوقع BNEF أن تقل تكاليف بطارية السيارة الكهربائية عن 120 دولارًا أمريكيًا لكل كيلووات في الساعة بحلول عام 2030 ، وأن تنخفض أكثر بعد ذلك عندما تتوافر خدمات كيميائية جديدة.

مقارنة تقدير تكلفة البطارية

نوع البطارية	عام	التكلفة ($ / كيلووات ساعة)
ليثيوم أيون	2016	130-145
ليثيوم أيون	2014	200-300
ليثيوم أيون	2012	500-600
ليثيوم أيون	2012	400
ليثيوم أيون	2012	520-650
ليثيوم أيون	2012	752
ليثيوم أيون	2012	689
ليثيوم أيون	2013	800-1000
ليثيوم أيون	2010	750
النيكل هيدريد المعادن	2004	750
النيكل هيدريد المعادن	2013	500-550
النيكل هيدريد المعادن		350
حمض الرصاص		256.68

تقدير طول العمر مقارنة البطارية

نوع البطارية	سنة التقدير	دورات	اميال	سنوات
ليثيوم أيون	2016	> 4000	1،000،000	> 10
ليثيوم أيون			100000	5
ليثيوم أيون			60000	5
ليثيوم أيون	2002			2-4
ليثيوم أيون	1997	> 1000
النيكل هيدريد المعادن	2001		100000	4
النيكل هيدريد المعادن	1999	> 90000
النيكل هيدريد المعادن			200000
النيكل هيدريد المعادن	1999	1000	93،205.7
النيكل هيدريد المعادن	1995	<2000
النيكل هيدريد المعادن	2002	2000
النيكل هيدريد المعادن	1997	> 1000
النيكل هيدريد المعادن	1997	> 1000
حمض الرصاص	1997	300-500

تعادل EV
في عام 2010 ، صرح أستاذ البطارية بول Norby أنه يعتقد أن بطاريات الليثيوم سوف تحتاج إلى مضاعفة الطاقة الخاصة بهم وخفض السعر من 500 دولار (2010) إلى 100 دولار لكل كيلووات ساعة من أجل إحداث تأثير على سيارات البنزين. يشير Citigroup إلى 230 دولار / كيلووات في الساعة.

تعلن الصفحة الرئيسية لتويوتا بريوس 2012 عن 21 كيلو متر (13 ميل) من الاستقلالية وسعة البطارية 5.2 كيلووات ساعة مع نسبة 4 كيلومترات (2.5 ميل) / كيلو واط في الساعة ، في حين أن السيارة المنفصلة أداكس (2015) تصل بالفعل إلى 110 كيلومترات (68.5 ميل) أو نسبة 7.5 كيلومتر (4.6 ميل) / كيلو واط في الساعة.

السيارات الكهربائية البطارية تحقق حوالي 5 أميال (8.0 كم) / كيلووات ساعة. ومن المتوقع أن تحقق شيفروليه فولت 50 ميلا في الساعة عند تشغيلها على وحدة الطاقة الإضافية (مولد صغير على متن السفينة) – عند كفاءة الطاقة الديناميكية بنسبة 33٪ تعني 12 كيلووات في الساعة لمسافة 50 ميلاً (80 كم) أو حوالي 240 واط / ساعة لكل ميل. لمعرفة الأسعار التي تبلغ 1 كيلووات ساعة مع مختلف تقنيات البطاريات المختلفة ، راجع عمود “طاقة / سعر المستهلك” في قسم “جدول طاقة البطاريات القابلة لإعادة الشحن” في مقالة البطارية القابلة لإعادة الشحن.

توقع وزير الطاقة في الولايات المتحدة ستيفن تشو أن تنخفض تكاليف البطارية ذات المدى 40 ميل من سعر عام 2008 من 12 ألف دولار إلى 3600 دولار في عام 2015 إلى 1500 دولار أخرى بحلول عام 2020. بطاريات ليثيوم-ليثيوم و ليثيوم-بولي والبطاريات المصنوعة من الألمنيوم والهواء وقد أثبتت بطاريات الزنك الجوية طاقات معينة عالية بما يكفي لتوصيل المدى وأوقات إعادة الشحن مقارنة بالمركبات التقليدية التي تعمل على الوقود الأحفوري.

التكافؤ في التكاليف
التكاليف المختلفة مهمة. قضية واحدة هي سعر الشراء ، والقضية الأخرى هي التكلفة الإجمالية للملكية. اعتبارا من عام 2015 ، كانت السيارات الكهربائية أكثر تكلفة في البداية ، ولكن أرخص في التشغيل ، وفي بعض الحالات على الأقل ، قد تكون التكلفة الإجمالية للملكية أقل.

ووفقًا لكاممن وآخرون ، 2008 ، ستصبح سيارات PEV الجديدة فعالة من حيث التكلفة للمستهلكين إذا انخفضت أسعار البطاريات من 1300 دولار / كيلووات في الساعة إلى حوالي 500 دولار / كيلووات في الساعة (بحيث قد تدفع البطارية نفسها).

في عام 2010 ، تم إنتاج مجموعة بطاريات نيسان ليف بتكلفة 18،000 دولار. لذلك كانت تكاليف الإنتاج الأولية لشركة نيسان عند إطلاق الورقة حوالي 750 دولارًا لكل كيلو واط / ساعة (للبطارية 24 كيلو وات في الساعة).

في عام 2012 ، ربطت ماكينزي الفصلية أسعار البطاريات بأسعار البنزين على أساس التكلفة الإجمالية لمدة 5 سنوات لسيارة ، وتقدر أن 3.50 دولار / غالون تعادل 250 دولار / كيلووات ساعة. في عام 2017 ، قدرت شركة ماكينزي أن السيارات الكهربائية قادرة على المنافسة في تكلفة البطارية التي تبلغ 100 دولار / كيلوواط ساعي (حوالي 2030) ، وتتوقع أن تصل تكلفة الطرد إلى 190 دولار / كيلووات في الساعة بحلول عام 2020.

في أكتوبر 2015 ، كشفت شركة جنرال موتورز لصناعة السيارات في مؤتمر الأعمال العالمي السنوي أنها تتوقع سعر 145 دولارًا لكل كيلوواط ساعي لخلايا ليثيوم أيون التي تدخل عام 2016.

نطاق التكافؤ
ويعني تعادل المدى للقيادة أن السيارة الكهربائية لها نفس المدى من مركبة متوسطة الاحتراق (500 كيلومتر أو 310 ميل) ، مع 1+ كيلو وات / ساعة من البطاريات. يعني النطاق العالي أن السيارات الكهربائية ستدور أكثر من الكيلومترات دون إعادة الشحن.

ويجري مسؤولون يابانيون وأوروبيون محادثات مشتركة لتطوير بطاريات متقدمة قابلة للشحن للسيارات الكهربائية لمساعدة الدول على خفض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري. إن تطوير بطارية قادرة على تشغيل سيارة كهربائية على بعد 500 كيلومتر (310 ميل) على شحنة واحدة أمر ممكن ، كما يقول صانع العبوات الياباني GS Yuasa Corp. Sharp Corp و GS Yuasa من بين الخلايا اليابانية المصنعة للطاقة الشمسية والبطاريات التي قد تستفيد من التعاون .

توفر بطارية ليثيوم-أيون في tzero AC Propal 400 إلى 500 كيلومتر (200 إلى 300 ميل) من المدى لكل شحنة (نطاق شحن واحد).وكان سعر قائمة هذه السيارة عندما صدر في عام 2003 هو 220،000 دولار.
القيادة في دايهاتسو ميرا مجهزة ببطاريات أيونات الليثيوم 74 كيلو واط في الساعة ، حقق نادي اليابان EV رقم قياسي عالمي للسيارات الكهربائية: 1003 كيلومتر (623 ميل) دون إعادة شحن.
توفر Zonda Bus في Jiangsu ، الصين Zonda Bus New Energy مع نطاق كهربائي يبلغ 500 كيلومتر (310 ميل) فقط. [بحاجة لمصدر]
تبلغ سرعة الموديل Tesla Model S بطول 85 كيلو وات في الساعة 510 كيلومتر (320 ميل). تم بناء Tesla Model S منذ عام 2012. سعره حوالي 100،000 دولار أمريكي.
يبلغ قطر السيارة ريماك كونسبت 1 ذات البطارية 82 كيلووات في الساعة 500 كم. تم بناء السيارة منذ عام 2013.
السيارة الكهربائية الخالصة BYD e6 مع بطارية 60 كيلووات ساعة لديها مجموعة من 300 كم.

يؤثر على قدرة قابلة للاستخدام
في عملية السحب ، لا يمكن استخدام السعة الإجمالية المقدرة. من ناحية ، يتم تقليل السعة القابلة للاستخدام حتى تنخفض إلى الجهد النهائي المحدد عند تيارات عالية تم إزالتها (انظر تأثير Peukert) ، ومن ناحية أخرى يتم تحديدها في التوصيلات التسلسلية ، كتلة الخلية / الخلية ذات السعة الأقل ، السعة القابلة للاستخدام دون الاضرار التفريغ العميق.

إن خلايا بطارية الجر لها تأثيرات متعلقة بالإنتاج بالإضافة إلى تأثيرات الاستخدام دائمًا الاختلافات في السعة والإنتاج الحالي (المقاومة الداخلية). ونتيجة لذلك ، أثناء العملية ، يتم شحن الخلايا بشكل مختلف ، وهناك انجراف منفصل ، مما يقلل من السعة القابلة للاستخدام للبطارية بأكملها. في حين أن قدرة أفضل الخلايا لا يمكن استغلالها بالكامل ، فإن الخلايا الضعيفة يتم تحميلها بشكل زائد أو مفرط في الإفراغ أو مفرط في الشحن. أيضا ، للحد من هذه الآثار أو تجنبها ، تشمل بطاريات الجر الحديثة أجهزة الموازن وأنظمة إدارة البطارية المستخدمة. كما تقلل درجات الحرارة المنخفضة من قدرة بطارية الجر على تفريغ التيارات العالية وتعزيز تأثير Peukert ، نظرًا لانخفاض حركة الإلكترونات بشكل عام. ولمواجهة هذا التأثير ، وعندما أصبحت تقنيات البطاريات المختلفة غير قابلة للاستخدام في درجات الحرارة المنخفضة ، غالبًا ما تكون بطاريات الجر أيضًا مجهزة بتدفئة إضافية. يتولى هذا الأمر إما أثناء الاتصال بشبكة الطاقة أو التحكم في درجة الحرارة أو التسخين من محتوى الطاقة نفسه. هذا والمستهلكين الإضافيين مثل التدفئة الداخلية أو تكييف الهواء يقلل من المدى الشتوي ، على الرغم من أن محتوى الطاقة القابل للاستخدام في بطارية الجر متوفر حتى في فصل الشتاء.

غالبًا ما يكون عمق تفريغ خلايا البطارية مقيدًا بنظام إدارة البطارية (BMS) ، والذي عادة ما يكون 60-80٪ من السعة المقدرة. خاصة في حسابات الاستهلاك ومقارنات بطاريات الجر المختلفة ، يجب أن تؤخذ هذه الظروف بعين الاعتبار. ونادرا ما يتم إبلاغ “automaker capacity” عن هذه “القدرة المفيدة” ، ولكنها توصف بأنها مجموعة قابلة للاستخدام من القدرات المقدرة. وبالتالي ، فإن شيفروليه فولت أو أوبل أمبيرا هي نافذة بطارية قابلة للاستخدام تصل إلى 30-80٪ ، والتي هي (لصالح المتانة) 50٪ فقط من السعة الاسمية التي تبلغ 16 كيلو وات في الساعة.

عمر واستقرار دورة
قامت شركة Plug in America بإجراء مسح لسائقي سيارة Tesla Roadster فيما يتعلق بعمر البطاريات المثبتة. وجد أنه بعد 160،000 كم ، لا تزال البطاريات لديها قدرة متبقية تتراوح بين 80 و 85 بالمائة. كان هذا مستقلاً عن المنطقة المناخية التي تم نقل المركبة فيها. تم بناء Tesla Roadster وبيعه بين عامي 2008 و 2012.

تصل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، التي تستخدم أيضًا كبطاريات جر ، إلى أكثر من 5000 دورة مع عمق تفريغ 70٪ وفقًا للشركة المصنعة.

والسيارة الكهربائية الأكثر مبيعاً هي سيارة نيسان ليف ، التي تم إنتاجها منذ عام 2010. أعلنت نيسان في عام 2015 أنه حتى ذلك الوقت كان لا بد من استبدال 0.01٪ فقط من البطاريات بسبب عيوبها أو مشاكلها ، وذلك فقط بسبب الأضرار الخارجية. هناك أحيانًا مركبات دفعت بالفعل أكثر من 200000 كم. هذه لن يكون لها أي مشاكل مع البطارية.

تحميل مرات
تستطيع السيارات الكهربائية مثل Tesla Model S و Renault ZOE و BMW i3 وغيرها إعادة شحن بطارياتها في محطات الشحن السريع بنسبة 80٪ خلال 30 دقيقة. في يوليو 2013 ، أعلنت شركة Tesla CTO JB Straubel أن الجيل القادم من الشاحنات الضخمة سوف يحتاج إلى 5 إلى 10 دقائق فقط ، وهو ما أراد تنفيذه خلال السنوات القليلة القادمة. تبلغ طاقة الشحن الفائق في 1 نوفمبر 2016 قوة 120 كيلووات في أوروبا وعادة ما تشير إلى 40 دقيقة لتكلفة 80٪ و 75 دقيقة للشحن الكامل.

ووفقًا لشركة BYD ، فإن بطارية الليثيوم والحديد والفوسفات في السيارة الكهربائية e6 يتم شحنها بنسبة 80٪ خلال 15 دقيقة في محطة الشحن السريع و 100٪ بعد 40 دقيقة.

أمثلة التطبيق
تستخدم بطاريات الجر المصنوعة من بطاريات الرصاص الحمضية المغلقة في الرافعات الشوكية الكهربائية ، وتعمل بمثابة ثقل موازن للبضائع المرصوصة من أجل أن تكون قادرة على نقل كتلة مادية معينة (أكبر) بمساعدة ثقل الموازنة. لا تزال تستخدم في أنظمة النقل بدون سائق لتطبيقات حتى. إن للوزن العالي والاعتماد القوي على درجة الحرارة تأثير معاكس على فروق أو تدرجات الارتفاع وفي التشغيل في فصل الشتاء. لذلك ، فهي أقل ملاءمة للاستخدام في الدراجات الكهربائية والدراجات البخارية الكهربائية والسيارات الكهربائية.

في الدراجات الكهربائية الحديثة / pedelecs تستخدم على وجه الحصر تقريبا بطاريات قابلة للشحن على أساس الليثيوم والليثيوم لأسباب الفضاء والوزن. بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في البداية لم تثبت.

عندما تكون الدراجات البخارية الكهربائية مثل بطاريات الجر أنظمة بطارية مختلفة في الاستخدام. مرة أخرى ، تعتبر بطارية حمض الرصاص عفا عليها الزمن ، و NiCd كما ثبت والبطاريات القائمة على الليثيوم قوية.

عندما تستخدم في السيارات الهجينة مثل تويوتا بريوس أو هوندا سيفيك IMA حاليا (2012) يتم استخدام بطاريات الجر من نوع هيدريد فلز النيكل مع الفولتية من عدة فولت 100 وأقل من 10 أمبير. وينتج الحد من القدرات عن لوائح البراءات التي تحد بشدة من الإنتاج والمزيد من التطورات. عادة ما تكون التطورات الجديدة مجهزة ببطاريات جر تعتمد على الليثيوم.

في المركبات الشمسية ، لأسباب الوزن والحجم ، يتم استخدام بطاريات الليثيوم الحديثة عالية الأداء فقط. أكبر مركبة شمسية في العالم ، طوافة Tûranor PlanetSolar ، لديها حالياً أكبر بطارية جر الليثيوم في العالم ، بسعر 1.13 MWh. تأتي الخلايا من منتج خلية تورينغن Gaia Akkumulatorenwerk GmbH.

في السيارات الكهربائية اليوم (1/2016) يتم استخدام بطاريات الليثيوم أيون فقط تقريبًا (انظر Tesla Model S، BMW i3، Renault ZOE، Nissan Leaf، VW e-up!، etc.). في المركبات ، يأتي بلو بول وبلوباص من المجموعة الفرنسية بولوريه كتقنية إضافية لمركب الليثيوم بوليمر المستخدم. شركة Batscap ، التي تنتج هذه البطاريات في فرنسا وكيبيك ، تنتمي أيضًا إلى مجموعة Bolloré.

في الغواصات ، كانت بطاريات الجر تستخدم وتستخدم في الرحلات البحرية تحت الماء ، لأن هذا غالباً ما يحظر استخدام محركات الاحتراق الداخلي التي تولد غازات العادم.

الجوانب البيئية
تتكون بطاريات الجر من خلايا مفردة ، تقع في كل من الحجم (السعة) وفي عدد الخلايا المفردة (الفولتية) بشكل ملحوظ فوق بطاريات الجهاز.لذلك ، فإنها تحتوي على كميات أكبر من المواد الخام الفردية ، بحيث أنه بعد الاستخدام العودة إلى دورة المواد (إعادة التدوير) تكون معقولة وحساسة اقتصاديًا وبيئيًا. بالنسبة للبطاريات بداية وبطاريات الجر وبطارية الرصاص الحمضية لذلك تم إدخال إيداع بطارية 7.50 يورو / قطعة في ألمانيا مع تنظيم البطارية. معدل العائد أكثر من 90٪.

بالنسبة لبطاريات الليثيوم الحديثة ، لا يوجد حل للودائع حتى الآن.

Ultracapacitors
تستخدم المكثفات الكهربائية المزدوجة الطبقة (أو “المكثفات الفائقة”) في بعض المركبات الكهربائية ، مثل النموذج الأولي للمفهوم AFS Trinity ، لتخزين الطاقة المتاحة بسرعة بفضل قوتها الخاصة العالية ، من أجل إبقاء البطاريات ضمن حدود تسخين مقاومة آمنة وإطالة عمر البطارية .

وحيث أن المكثفات الفائقة المتاحة تجارياً لديها طاقة منخفضة منخفضة ، لا تستخدم السيارات الكهربائية المنتجة المكثفات الفائقة بشكل حصري. ولكن استخدام سيارة كهربائية مع كل من البطارية و ultracapacitor يمكن أن تقلل من القيود على حد سواء.

ترقية وظيفية
كما أعلن الرئيس الأمريكي باراك أوباما عن 48 مشروعًا متقدمًا جديدًا للبطاريات والكهرباء التي ستتلقى 2.4 مليار دولار من التمويل بموجب قانون الإنعاش وإعادة الاستثمار الأمريكي. سوف تسرع هذه المشاريع من تطوير قدرة التصنيع في الولايات المتحدة على البطاريات ومكونات المحركات الكهربائية بالإضافة إلى نشر سيارات الدفع الكهربائي ، مما يساعد على تأسيس قيادة أمريكية في إنشاء الجيل التالي من السيارات المتقدمة.

ويمثل هذا الإعلان أكبر استثمار منفرد في تكنولوجيا البطاريات المتقدمة للسيارات الهجينة والكهربائية. يتوقع مسؤولو الصناعة أن هذا الاستثمار بقيمة 2.4 مليار دولار ، بالإضافة إلى 2.4 مليار دولار أخرى من حيث التكلفة من الفائزين بالجائزة ، سيؤدي مباشرة إلى خلق عشرات الآلاف من وظائف التصنيع في صناعة البطاريات والسيارات الأمريكية.

تغطي الجوائز الجديدة 1.5 مليار دولار من المنح المقدمة إلى الشركات المصنعة في الولايات المتحدة لإنتاج البطاريات ومكوناتها وتوسيع طاقة إعادة تدوير البطارية.

أعلن نائب الرئيس الأمريكي جو بايدن في ديترويت أكثر من 1 مليار دولار في شكل منح للشركات والجامعات في ميشيغان. تعكس شركات ومؤسسات ميشيغان ، التي تعكس قيادة الدولة في مجال تصنيع الطاقة النظيفة ، أكبر حصة من تمويل المنح في أي ولاية. وستحصل شركتان ، وهما A123 Systems و Johnson Controls ، على ما يقرب من 550 مليون دولار لإنشاء قاعدة صناعية في الولاية للبطاريات المتطورة ، وستحصل شركتان أخريان ، هما Compact Power و Dow Kokam ، على ما يزيد عن 300 مليون دولار لبطارية التصنيع الخلايا والمواد. وستحصل شركات صناعة السيارات الكبيرة في ميشيغان ، بما في ذلك جنرال موتورز وكرايسلر وفورد ، على ما يزيد عن 400 مليون دولار لتصنيع البطاريات ومكونات المحركات الكهربائية. وستحصل ثلاث مؤسسات تعليمية في ميشيغان – جامعة ميشيغان ، وجامعة واين ستيت في ديترويت ، وجامعة ميتشيغان التكنولوجية في هوتون ، في شبه الجزيرة العليا – على ما مجموعه أكثر من 10 ملايين دولار لبرامج التدريب والتعليم والقوة العاملة لتدريب الباحثين والفنيين ، ومقدمي الخدمات ، وإجراء أبحاث المستهلك لتسريع الانتقال نحو السيارات والبطاريات المتقدمة.

قام وزير الطاقة ستيفن تشو بزيارة سيلجارد في شارلوت بولاية نورث كارولينا ، للإعلان عن منحة بقيمة 49 مليون دولار للشركة لتوسيع طاقتها الإنتاجية الفاصلة لخدمة الطلب المتزايد المتوقع على بطاريات أيونات الليثيوم من منشآت التصنيع في الولايات المتحدة. سوف تقوم شركة Celgard بتوسيع قدرتها التصنيعية في Charlotte، North Carolina، و Concord، North Carolina المجاورة ، وتتوقع الشركة أن يأتي الإنتاج الفاصل الجديد عبر الإنترنت في عام 2010. وتتوقع Celgard أن يتم إنشاء مئات الوظائف تقريبًا ، مع أول هذه الوظائف يمكن إنشاؤها. وظائف تبدأ في وقت مبكر من خريف عام 2009.

كانت مديرة وكالة حماية البيئة ليزا جاكسون في سان بطرسبرج ، بولاية فلوريدا ، لتعلن عن منحة بقيمة 95.5 مليون دولار لشركة سافت أمريكا ، لإنشاء مصنع جديد في جاكسونفيل في موقع قاعدة سيسيل فيلد العسكرية السابقة ، لتصنيع خلايا أيون الليثيوم ، وحدات وحزم البطارية للمركبات العسكرية والصناعية والزراعية.

زار نائب وزير إدارة النقل جون بوركاري شركة East Penn Manufacturing Co ، في محطة ليون ، بولاية بنسلفانيا ، لمنح الشركة منحة قدرها 32.5 مليون دولار لزيادة الطاقة الإنتاجية لبطاريات الرصاص الحمضية التي تنظمها الصمامات وبطارية UltraBattery جنبا إلى جنب مع supercapacitor الكربون ، لتطبيقات هجينة صغيرة وخفيفة.