Una batería de tracción (también conocida como batería de vehículo eléctrico, batería de conducción o batería de ciclos en adelante) es un almacén de energía, ya que se utiliza la unidad de vehículos eléctricos y se compone una pluralidad de elementos interconectados (por lo tanto, batería). Consiste de unos pocos a miles de celdas acumuladoras o bloques de celdas conectadas en paralelo y en serie. Además, los supercapacitores o los acumuladores de volante mecánicos pueden denominarse baterías de tracción cuando se combinan varios para alimentar un vehículo.
General
La batería de tracción en automóviles eléctricos a menudo tiene un voltaje nominal de 350 a 400 voltios, correspondiente a la corriente alterna trifásica habitual. Para pedelecs y scooters eléctricos son comunes voltajes de 24, 36 y 48 voltios. En las carretillas elevadoras con accionamiento eléctrico, generalmente las baterías de plomo-ácido se utilizan con una tensión nominal de 80 V. La batería de tracción se utiliza aquí para igualar el peso.
Para la luz, los limpiaparabrisas, la radio, el control remoto, etc., usualmente los vehículos eléctricos no son directamente su batería de tracción de alto voltaje, sino un sistema eléctrico convencional de 12 o 48 voltios con un pequeño almacenamiento de energía eléctrica similar a la batería de arranque en vehículos convencionales .
Historia
Después de que la electricidad se usó a principios del siglo XIX para la transmisión de información, alrededor de 1837/1838 también fue lo básico para un motor eléctrico conocido y desarrolló el motor eléctrico operacional. Wilhelm Josef Sinsteden desarrolló 1854 y, en 1859, Gaston Planté construyó la batería de plomo.
Una disposición de seis de estas celdas con un voltaje nominal de 2 voltios y placas de plomo enrolladas en espiral formadas en 1881 en el Triciclo Trouvé por Gustave Trouvé, la primera batería de tracción (voltaje nominal 12 voltios) para conducir el vehículo eléctrico autosuficiente sin rieles o abrazadera de cables. Se regulaba solo cerrando o abriendo el circuito. Sin embargo, el triciclo Trouvé todavía tenía las manivelas del triciclo como base.
Unos meses más tarde, en 1882, el Ayrton & amp; El triciclo eléctrico Perry no solo no tenía manivelas ni luces eléctricas, sino también una batería de tracción mejorada. Las diez celdas de plomo almacenadas a un voltaje nominal de 20 voltios 1.5 kWh y se podían encender y apagar individualmente, lo que permitió una regulación de potencia y velocidad. Ya con los primeros vehículos, la batería de tracción pesada se colocó lo más baja posible para mejorar la estabilidad y el manejo.
Pero mientras las celdas de la batería aún estaban colocadas abiertamente en los primeros vehículos, construidas en los primeros automóviles eléctricos (desde 1888), la batería de tracción ya estaba en una carcasa especial o la había disfrazado. The Accumulator Factory Tudorsche System Büsche & amp; Müller OHG (ahora conocida como VARTA) fue la primera compañía en Alemania en producir industrialmente baterías de plomo-ácido en 1888. En el sector ferroviario, el acumulador de Wittfeld operaba con estas baterías. Alrededor de 1900, se hicieron intentos exitosos para propulsar eléctricamente barcazas utilizando acumuladores. Como resultado, Watt-Akkumulatoren-Werke AG, el sucesor de una compañía de estudio, fundó Ziegel-Transport-Aktiengesellschaft (ZTG) en Zehdenick. Los motores eléctricos de más de 100 barcazas fueron alimentados por baterías y proporcionaron ladrillos a Berlín.
Con el acumulador de níquel-hierro (Thomas Edison) desarrollado alrededor de 1900 y el acumulador de níquel-cadmio desarrollado por el sueco Waldemar Jungner, se disponía de químicas celulares alternativas para las baterías de tracción. La batería NiFe ha sido probada para usarse en varios automóviles y tiene una vida útil muy larga. Jay Leno en los Estados Unidos posee un Baker Electric, donde las baterías de níquel-hierro siguen funcionando después de casi 100 años. Henry Ford desarrolló el Ford Model Talso como un vehículo eléctrico. Ya había pedido 150.000 baterías de níquel y hierro a Edison cuando su departamento de vehículos eléctricos se incendió.
La invención del motor de arranque eléctrico, por medio de una batería de arranque, el motor pudo arrancar sin esfuerzo físico, inició el declive del primer apogeo de los autos eléctricos, como resultado, el acumulador y el desarrollo de la batería se estancaron. Las baterías de plomo-ácido de ciclo profundo eran prácticamente el estándar para aplicaciones de tracción a finales del siglo XX.Estos incluían, entre otros, submarinos, carros a batería, vehículos industriales, como carretillas elevadoras y carretillas, pero también sillas de ruedas eléctricas. Los fabricantes franceses produjeron varios miles de vehículos legales de calle con baterías de níquel-cadmio en los años noventa. En 1990, debido a la legislación de CARB en California, los fabricantes de automóviles deberían verse obligados a vehículos de emisión gradual cero (EE. UU. = Vehículo de emisión cero), ofreciendo que Akkumulatorforschung recibiera fuertes impulsos nuevamente.
Por ejemplo, mientras que las primeras baterías de tracción de General Motors EV1 todavía usaban las baterías de plomo-ácido de bajo costo disponibles (26 bloques con una capacidad total de 16.3 kWh y un voltaje nominal de 312 voltios), en la segunda realización las de Stanford R. Ovshinsky listo para la serie desarrollado baterías de hidruro de níquel-metal utilizadas. La batería de tracción se instaló firmemente en un túnel central en el piso del vehículo, lo que contribuyó a una alta seguridad al choque y muy buenas características de manejo.
Si bien la batería de sulfuro de sodio para el BMW E1 o la batería de bromo de zinc anunciada para el Hotzenblitz nunca llegó a estar lista para la producción en serie, la celda de cloruro de sodio y níquel (batería de cebra) no solo alcanza un rango práctico de más de 200 km, sino también aplicaciones En el ejército y en el espacio. También es interesante en este vehículo la disposición de bloques compactos, que hizo posible montar toda la batería de tracción en una pieza desde abajo y también contribuyó al alto nivel de seguridad para la aplicación automotriz.
Los conceptos básicos de la química celular para las baterías de iones de litio también se establecieron durante este tiempo. Sin embargo, después de la flexibilización de las leyes CARB, la industria automotriz detuvo estas actividades, por lo que las baterías de iones de litio solo se hicieron importantes como baterías de tracción en el siglo XXI. Hoy en día, las diversas variantes cuentan como esperanza de mejoras significativas en la relación potencia / peso y la capacidad de carga.
Propiedades fisico-tecnicas
En comparación con las baterías portátiles o las células de consumo, las células de una batería de tracción tienen una capacidad mucho mayor. Además, han sido desarrollados y fabricados por varios fabricantes en varios diseños, en parte a pedido del cliente. Los tamaños estandarizados no existen. Son comunes tanto las celdas redondas, en las que los electrodos tienen forma de barra y en forma de copa, por ejemplo, los productos de los Sistemas A123, así como las celdas prismáticas con disposición de electrodos en forma de placa, por ejemplo, las celdas de Winston Battery.
Se utilizan sistemas de baterías de ciclo profundo de alta resistencia a la corriente que son capaces de entregar o recibir energía eléctrica dependiendo de las condiciones de manejo y sobrevivir a muchos ciclos de carga y descarga. A diferencia de las baterías de arranque, las baterías de plomo-ácido, por ejemplo, pueden descargarse hasta un 80% de profundidad mediante un diseño especial de la rejilla de plomo y los separadores sin sufrir daños.
Mientras que los bloques para las baterías de arranque de los carros de plomo para capacidades de 12 V o 24 V de 36-80 amperios-hora (Ah), deben conectarse entre sí para celdas de montacargas con capacidades de 100 a 1000 Ah a voltajes de operación de, por ejemplo, 24 a 96 voltios , para los coches eléctricos pueden alcanzar hasta varios cientos de voltios. Por lo tanto, los tamaños son considerablemente más grandes. Los voltajes más altos reducen las corrientes que fluyen y, por lo tanto, entre otras cosas, reducen las pérdidas óhmicas en las líneas y las pérdidas térmicas durante la carga y descarga y reducen el peso (cable).
Mediante la interconexión en serie de las celdas individuales se obtiene la tensión de conducción o la tensión de tracción. Al aumentar el tamaño de las celdas o al conectar celdas en paralelo, se puede aumentar la capacidad de almacenamiento y la capacidad de almacenamiento. El producto del voltaje de tracción (V) y la carga eléctrica / capacidad galvánica de las celdas individuales conectadas en paralelo (Ah) proporciona el contenido de energía de la batería de tracción.
Requisitos para su uso en vehículos.
La aplicación móvil de baterías de tracción requiere mayores requisitos de seguridad en comparación con el uso estacionario. Por encima de todo, la seguridad de las acciones mecánicas debe ser probada. Esto se logra mediante el uso de químicas celulares seguras (por ejemplo, acumuladores de fosfato de hierro y litio) con características eléctricas a menudo más deficientes, el diseño seguro del alojamiento en el vehículo (por ejemplo, bandejas de baterías en el subsuelo) o una combinación de ambas metodos La fuerte influencia de los requisitos de seguridad de las baterías de tracción puede ser ejemplificada por el inicio demorado de la producción del Opel Amperabe rastreado. La razón fue la (solo varias semanas) después de una prueba de choque en la batería de tracción del mismo modelo Chevrolet Volt.
Diferentes requisitos para vehículos totalmente eléctricos e híbridos.
Debido a que los vehículos completamente eléctricos almacenan toda la energía eléctrica necesaria para viajar, se usan celdas de batería de alta capacidad para minimizar el espacio y el peso para la cantidad de energía necesaria. Debido a la capacidad necesaria de la batería (tamaño de celda o módulo), generalmente se proporciona la capacidad de carga actual de las celdas para los procesos de descarga y carga. La carga también es más uniforme y con corrientes más bajas en relación con la capacidad de la batería que en los vehículos híbridos.
En los vehículos eléctricos híbridos, la parte principal de la energía de accionamiento se transporta en forma de energía química (combustible). La batería de tracción tiene una capacidad mucho menor. Almacena energía eléctrica para la locomoción y absorbe la energía de recuperación del freno regenerativo. Para este propósito, se utilizan celdas de alta corriente que, a pesar de su menor capacitancia, pueden realizar la alta carga de corriente necesaria (a menudo a corto plazo) con buena eficiencia y la vida útil requerida.
Capacidad nominal, capacidad de carga, información del fabricante.
La capacidad nominal es la cantidad de energía que el fabricante puede extraer según los criterios especificados. Para las comparaciones de capacidad, es importante cumplir con estos criterios. Por lo tanto, un acumulador con las especificaciones 12 V / 60 Ah C3 tiene una capacidad más alta que una batería recargable del mismo tamaño con la designación C5 o C20. La especificación Cx caracteriza la duración de la descarga para la capacidad especificada en horas. En C3 60 Ah se puede tomar en tres horas de descarga uniforme, es decir, son posibles mayores corrientes que con C5 o C20, lo cual es importante para el uso como batería de tracción, porque las corrientes a menudo son en la práctica para estas corrientes de medición (ver también C- Ecuación de tasa y Peukert).
En el caso de las baterías de iones de litio de uso pesado, prevaleció la declaración de la capacidad de carga actual en relación con la capacidad. En este caso, por ejemplo, para una celda 3.2 V 100 Ah para una descarga estándar a 0.5 C (o incluso 0.5 CA), esto significa que la capacitancia se determinó con una corriente de descarga de 50 A. Usualmente son especificaciones de capacitancia a 0.5 C o 1 C, la capacidad de carga continua permisible de 3 C o más (en el ejemplo a 3 C, es decir, 300 A), la carga a corto plazo aún más (aquí 20 CA, es decir, 2000 A) puede ser.
Cada vez más, la capacidad de una batería de tracción ya no se da en amperios-hora de celdas individuales, sino en vatios-hora. Por lo tanto, diferentes tipos son comparables entre sí, ya que se incluye el voltaje. Las baterías de arranque tienen un contenido de energía de 496.8-960 Wh, baterías de tracción para carretillas elevadoras a 4,800-28,800 Wh y para el Toyota Prius II a 1,310 Wh.
Costo de la batería
En 2010, los científicos de la Universidad Técnica de Dinamarca pagaron $ 10,000 por una batería EV certificada con 25 kWh de capacidad (es decir, $ 400 por kilovatio hora), sin descuentos ni recargos. Dos de los 15 productores de baterías podrían proporcionar los documentos técnicos necesarios sobre calidad y seguridad contra incendios. En 2010, se estimó que transcurrirían como máximo 10 años antes de que el precio de la batería bajara a 1/3.
Según un estudio de 2010, realizado por el Consejo Nacional de Investigación, el costo de un paquete de baterías de iones de litio fue de aproximadamente US $ 1,700 / kWh de energía utilizable, y considerando que un PHEV-10 requiere aproximadamente 2.0 kWh y un PHEV-40 aproximadamente 8 kWh , el costo del fabricante del paquete de baterías para un PHEV-10 es de alrededor de US $ 3.000 y asciende a US $ 14.000 para un PHEV-40. El MIT Technology Review estimó que el costo de los paquetes de baterías para automóviles oscilaría entre US $ 225 y US $ 500 por kilovatio-hora para 2020. Un estudio realizado en 2013 por el Consejo Americano para una Economía Eficiente de la Energía informó que los costos de las baterías bajaron de US $ 1,300 por kWh en 2007 a US $ 500 por kWh en 2012. El Departamento de Energía de EE. UU. estableció metas de costos para su investigación patrocinada de baterías de US $ 300 por kWh en 2015 y US $ 125 por kWh para 2022. Reducciones de costos a través de avances en tecnología de baterías y mayores volúmenes de producción permitirá que los vehículos eléctricos enchufables sean más competitivos con los vehículos con motores de combustión interna convencionales. En 2016, el mundo tenía una capacidad de producción de Li-Ion de 41,57 GWh.
Los costos reales para las celdas están sujetos a mucho debate y especulación, ya que la mayoría de los fabricantes de EV se niegan a discutir este tema en detalle. Sin embargo, en octubre de 2015, el fabricante de automóviles GM reveló en su Conferencia Global de Negocios anual que esperaban un precio de US $ 145 por kilovatio-hora para que las células de ión de litio ingresaran a 2016, sustancialmente más bajas que las estimaciones de costos de otros analistas. GM también espera un costo de US $ 100 por kWh para fines de 2021.
Según un estudio publicado en febrero de 2016 por Bloomberg New Energy Finance (BNEF), los precios de las baterías cayeron un 65% desde 2010 y un 35% solo en 2015, alcanzando los US $ 350 por kWh. El estudio concluye que los costos de las baterías están en una trayectoria para hacer que los vehículos eléctricos sin subsidios del gobierno sean tan asequibles como los automóviles con motor de combustión interna en la mayoría de los países para 2022. La BNEF proyecta que para el 2040, los automóviles eléctricos de largo alcance costarán menos de US $ 22,000 expresados en 2016 dolares BNEF espera que los costos de la batería del automóvil eléctrico sean muy inferiores a los US $ 120 por kWh para 2030, y que se reduzcan aún más a medida que haya nuevos productos químicos disponibles.
Comparación del costo de la batería
| Tipo de Batería | Año | Costo ($ / kWh) |
|---|---|---|
| Li-Ion | 2016 | 130-145 |
| Li-Ion | 2014 | 200–300 |
| Li-Ion | 2012 | 500–600 |
| Li-Ion | 2012 | 400 |
| Li-Ion | 2012 | 520-650 |
| Li-Ion | 2012 | 752 |
| Li-Ion | 2012 | 689 |
| Li-Ion | 2013 | 800–1000 |
| Li-Ion | 2010 | 750 |
| Níquel metal hidruro | 2004 | 750 |
| Níquel metal hidruro | 2013 | 500–550 |
| Níquel metal hidruro | 350 | |
| Plomo-ácido | 256.68 |
Comparación de la longevidad de la batería
| Tipo de Batería | Año de la estimación | Ciclos | Millas | Años |
|---|---|---|---|---|
| Li-Ion | 2016 | > 4000 | 1,000,000 | > 10 |
| Li-Ion | 100,000 | 5 | ||
| Li-Ion | 60,000 | 5 | ||
| Li-Ion | 2002 | 2-4 | ||
| Li-Ion | 1997 | > 1,000 | ||
| Níquel metal hidruro | 2001 | 100,000 | 4 | |
| Níquel metal hidruro | 1999 | > 90,000 | ||
| Níquel metal hidruro | 200,000 | |||
| Níquel metal hidruro | 1999 | 1000 | 93,205.7 | |
| Níquel metal hidruro | 1995 | <2,000 | ||
| Níquel metal hidruro | 2002 | 2000 | ||
| Níquel metal hidruro | 1997 | > 1,000 | ||
| Níquel metal hidruro | 1997 | > 1,000 | ||
| Plomo-ácido | 1997 | 300–500 |
Paridad EV
En 2010, el profesor de baterías, Poul Norby, dijo que creía que las baterías de litio necesitarían duplicar su energía específica y reducir el precio de $ 500 (2010) a $ 100 por kWh de capacidad para impactar a los automóviles de gasolina. Citigroup indica $ 230 / kWh.
La página oficial del plugin Toyota Prius 2012 declara 21 kilómetros (13 mi) de autonomía y una capacidad de batería de 5.2 kWh con una relación de 4 kilómetros (2.5 mi) / kWh, mientras que el vehículo utilitario Addax (modelo 2015) ya alcanza los 110 kilómetros (68.5 mi) o una relación de 7.5 kilómetros (4.6 mi) / kWh.
Los autos eléctricos a batería alcanzan cerca de 5 millas (8.0 km) / kWh. Se espera que el Chevrolet Volt alcance 50 MPGe cuando se ejecute en la unidad de energía auxiliar (un pequeño generador a bordo), con un 33% de eficiencia termodinámica que significaría 12 kWh por 50 millas (80 km), o aproximadamente 240 vatios-hora por milla. Para precios de 1 kWh de carga con diferentes tecnologías de baterías, consulte la columna «Energía / Precio al consumidor» en la sección «Tabla de tecnologías de baterías recargables» en el artículo sobre baterías recargables.
El secretario de Energía de los Estados Unidos, Steven Chu, predijo que los costos de una batería de 40 millas de alcance bajarán de un precio en 2008 de $ 12K a $ 3,600 en 2015 y de $ 1,500 para 2020. Baterías de ion-litio, Li-poli, aluminio-aire y las baterías de zinc-aire han demostrado energías específicas lo suficientemente altas como para ofrecer un rango y tiempos de recarga comparables a los de los vehículos convencionales de combustible fósil.
Paridad de costos
Los diferentes costos son importantes. Una cuestión es el precio de compra, la otra cuestión es el costo total de propiedad. A partir de 2015, los automóviles eléctricos son más caros de comprar inicialmente, pero más baratos de manejar, y en al menos algunos casos, el costo total de propiedad puede ser menor.
Según Kammen et al., 2008, los nuevos PEV serían rentables para los consumidores si los precios de la batería disminuyeran de $ 1300 / kWh a alrededor de $ 500 / kWh (para que la batería pueda pagarse sola).
En 2010, se informó que la batería de Nissan Leaf se produjo a un costo de $ 18,000. Los costos iniciales de producción de Nissan en el lanzamiento del Leaf fueron, por lo tanto, de alrededor de $ 750 por kilovatio hora (para la batería de 24 kWh).
En 2012, McKinsey Quarterly vinculó los precios de las baterías con los precios de la gasolina sobre la base del costo total de propiedad de un automóvil por 5 años, estimando que $ 3.50 / galón equivalen a $ 250 / kWh. En 2017, McKinsey estimó que los autos eléctricos son competitivos a un costo de paquete de baterías de $ 100 / kWh (alrededor de 2030), y espera que los costos del paquete sean de $ 190 / kWh para 2020.
En octubre de 2015, el fabricante de automóviles GM reveló en su Conferencia Global de Negocios anual que esperaban un precio de $ 145 por kilovatio / hora para que las células de ión de litio ingresaran al 2016.
Paridad de rango
La paridad del rango de conducción significa que el vehículo eléctrico tiene el mismo rango que un vehículo de combustión total promedio (500 kilómetros o 310 millas), con baterías de 1+ kWh / kg.Un rango más alto significa que los vehículos eléctricos correrían más kilómetros sin recarga.
Funcionarios japoneses y de la Unión Europea están en conversaciones para desarrollar conjuntamente baterías recargables avanzadas para autos eléctricos para ayudar a las naciones a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Desarrollar una batería que pueda alimentar un vehículo eléctrico a 500 kilómetros (310 mi) con una sola carga es factible, dijo el fabricante japonés de baterías GS Yuasa Corp. Sharp Corp y GS Yuasa se encuentran entre los fabricantes japoneses de células solares y baterías que pueden beneficiarse de la cooperación .
La batería de iones de litio en el motor de propulsión AC proporciona un rango de 400 a 500 km (200 a 300 mi) por carga (rango de carga única). El precio de lista de este vehículo cuando se lanzó en 2003 fue de $ 220,000.
Conduciendo en un Daihatsu Mira equipado con baterías de iones de litio de 74 kWh, el Japan EV Club ha logrado un récord mundial para un automóvil eléctrico: 1.003 kilómetros (623 mi) sin recargar.
Zonda Bus, en Jiangsu, China, ofrece el Zonda Bus New Energy con un alcance eléctrico único de 500 kilómetros (310 millas) [se necesita aclaración]
El Tesla Model S con una batería de 85 kWh tiene un alcance de 510 km (320 millas). Tesla Model S se ha construido desde 2012. Tiene un precio de alrededor de US $ 100,000.
El supercar Rimac Concept One con 82 kWh de batería tiene un alcance de 500 km. El coche está construido desde 2013.
El automóvil eléctrico puro BYD e6 con batería de 60 kWh tiene un alcance de 300 km.
Influencias sobre la capacidad utilizable.
En la operación de tracción, la capacidad nominal total no se puede utilizar. Por un lado, la capacidad utilizable se reduce hasta que cae al voltaje final establecido a altas corrientes eliminadas (consulte el efecto Peukert), por otro lado, se determina en las interconexiones en serie, el bloque de celda / celda con la menor capacidad, la capacidad utilizable Sin dañar la descarga profunda.
Las celdas de una batería de tracción tienen efectos relacionados con la producción y el uso, siempre diferencias en la capacidad y la salida de corriente (resistencia interna). Como resultado, durante la operación, las celdas se cargan de manera diferente, hay una desviación aparte, lo que reduce la capacidad utilizable de toda la batería. Si bien la capacidad de las mejores celdas nunca se puede explotar completamente, las celdas débiles se sobrecargan, sobrecargan o sobrecargan regularmente. Además, para reducir o evitar estos efectos, las baterías de tracción modernas incluyen balanceadores y sistemas de administración de baterías utilizados. Las temperaturas más bajas también reducen la capacidad de la batería de tracción para descargar corrientes elevadas y mejorar el efecto Peukert, ya que la movilidad de los electrones generalmente disminuye. Para contrarrestar este efecto, y debido a que varias tecnologías de baterías se vuelven inutilizables a temperaturas más bajas, las baterías de tracción también suelen estar equipadas con calefacción adicional. Esto se hace cargo ya sea durante la conexión a la red eléctrica, el control de temperatura o se calienta a partir de su propio contenido de energía. Este y otros consumidores adicionales, como la calefacción interior eléctrica o el aire acondicionado, reducen el rango de invierno, aunque el contenido de energía utilizable de la batería de tracción está disponible incluso en invierno.
La profundidad de descarga de las celdas de la batería a menudo está limitada por el sistema de administración de la batería (BMS), generalmente 60-80% de la capacidad nominal. Especialmente en los cálculos de consumo y comparaciones de diferentes baterías de tracción, estas circunstancias deben tenerse en cuenta. Esta «capacidad útil» rara vez es reportada por el fabricante, pero se describe como un rango utilizable de capacidad nominal. Por lo tanto, el Chevrolet Volt o el Opel Ampera tienen una ventana de batería utilizable del 30-80%, que son (a favor de la durabilidad) solo el 50% de la capacidad nominal de 16 kWh.
Vida útil y estabilidad del ciclo.
Plug in America realizó una encuesta a los conductores del Tesla Roadster sobre la vida útil de las baterías instaladas. Se encontró que después de 160,000 km, las baterías aún tenían una capacidad residual de 80 a 85 por ciento. Esto fue independiente de la zona climática en la que se movió el vehículo. El Tesla Roadster fue construido y vendido entre 2008 y 2012.
Las baterías de fosfato de litio y hierro, que también se utilizan como baterías de tracción, alcanzan más de 5000 ciclos con una profundidad de descarga del 70% según el fabricante.
El auto eléctrico más vendido es el Nissan Leaf, que ha estado en producción desde 2010. Nissan anunció en 2015 que hasta ese momento solo se tuvo que reemplazar el 0,01% de las baterías debido a defectos o problemas, y que solo se debió a daños externos. Ocasionalmente hay vehículos que ya han recorrido más de 200 000 km. Estos no tendrían problemas con la batería.
Tiempos de carga
Los automóviles eléctricos como Tesla Model S, Renault ZOE, BMW i3, etc. pueden recargar sus baterías en estaciones de carga rápida en un 80 por ciento en 30 minutos. En julio de 2013, el Director Técnico de Tesla, JB Straubel, anunció que la próxima generación de compresores solo necesitaría de 5 a 10 minutos, lo que quería poner en práctica en los próximos años. Los supercargadores a partir del 1 de noviembre de 2016 tienen una potencia de carga máxima de 120 kW en Europa y suelen indicar 40 minutos para una carga del 80% y 75 minutos para una carga completa.
Según el fabricante BYD, la batería de litio-hierro-fosfato del automóvil eléctrico e6 se carga al 80% en 15 minutos en una estación de carga rápida y al 100% después de 40 minutos.
Ejemplos de aplicación
Las baterías de tracción hechas de plomo-ácido cerradas se usan en carretillas elevadoras eléctricas y sirven como contrapesos a los productos apilados para poder transportar cierta masa física (más grande) con la ayuda de los contrapesos. Todavía se utilizan en sistemas de transporte sin conductor para aplicaciones incluso. El alto peso y la fuerte dependencia de la temperatura tienen un efecto adverso en las diferencias de altura o gradientes y en la operación de invierno. Por lo tanto, son menos adecuados para el uso en la bicicleta eléctrica, scooters eléctricos y coches eléctricos.
En las bicicletas eléctricas / pedelecs modernas, se utilizan casi exclusivamente baterías recargables basadas en litio y litio por razones de espacio y peso. Las baterías de plomo-ácido usadas inicialmente no han sido probadas.
Cuando los scooters eléctricos son como baterías de tracción varios sistemas de baterías en uso.Nuevamente, la batería de plomo ácido se considera obsoleta, las baterías de NiCd como probadas y las de litio como potentes.
Cuando se usa en vehículos híbridos como el Toyota Prius o el Honda Civic IMA, actualmente (2012) se usan baterías de hidruro de níquel tipo de níquel con voltajes de 100 voltios y menos de 10 amperios por hora. La limitación de la capacidad resulta de las regulaciones de patentes que restringen severamente la producción y desarrollos posteriores. Los nuevos desarrollos suelen estar equipados con baterías de tracción a base de litio.
En los vehículos solares, por razones de peso y volumen, solo se utilizan baterías modernas de litio de alto rendimiento. El vehículo solar más grande del mundo, el catamarán Tûranor PlanetSolar, tiene actualmente la batería de tracción de litio más grande del mundo, con 1.13 MWh. Las células provienen del productor de células de Turingia Gaia Akkumulatorenwerk GmbH.
En los coches eléctricos de hoy (1/2016) casi solo se usan baterías de iones de litio (consulte Tesla Model S, BMW i3, Renault ZOE, Nissan Leaf, VW e-up!, Etc.). En los vehículos Blue Car y Bluebus del grupo francés Bolloré se presenta como una técnica adicional del acumulador de polímero de litio utilizado. La compañía Batscap, que produce estas baterías en Francia y Quebec, también pertenece al grupo Bolloré.
En los submarinos, las baterías de tracción se han utilizado y se están utilizando para cruceros submarinos, ya que esto a menudo prohíbe el uso de motores de combustión interna que generan gases de escape.
Aspectos ambientales
Las baterías de tracción constan de celdas individuales, que se encuentran tanto en el tamaño (capacidad) como en el número de celdas individuales (voltaje) significativamente por encima de las baterías del dispositivo. Por lo tanto, contienen cantidades más grandes de materias primas individuales, de modo que, después de su uso, vuelvan al ciclo del material (reciclaje) económica y ecológicamente, y sean necesarias. Para las baterías de arranque y de tracción como baterías de plomo ácido, se introdujo en Alemania un depósito de batería de 7,50 euros / pieza con el reglamento de la batería. La tasa de retorno es superior al 90%.
Para las baterías modernas de iones de litio, todavía no existe tal solución de depósito.
Ultracapacitores
Los condensadores eléctricos de doble capa (o «ultracapacitores») se utilizan en algunos vehículos eléctricos, como el prototipo del concepto AFS Trinity, para almacenar energía rápidamente disponible con su alta potencia específica, a fin de mantener las baterías dentro de límites de calentamiento resistivos seguros y extender la vida útil de la batería. .
Debido a que los ultracapacitores disponibles en el mercado tienen una energía específica baja en producción, los automóviles eléctricos usan los ultracapacitores exclusivamente. Pero el uso de un automóvil eléctrico con batería y ultracapacitador puede reducir las limitaciones de ambos.
Promoción
Como el presidente de los Estados Unidos, Barack Obama, anunció 48 nuevos proyectos avanzados de baterías y unidades eléctricas que recibirían $ 2.4 mil millones en fondos bajo la Ley de Recuperación y Reinversión de los Estados Unidos. Estos proyectos acelerarán el desarrollo de la capacidad de fabricación en los EE. UU. Para baterías y componentes de transmisión eléctrica, así como el despliegue de vehículos de propulsión eléctrica, ayudando a establecer el liderazgo estadounidense en la creación de la próxima generación de vehículos avanzados.
El anuncio marca la mayor inversión en tecnología avanzada de baterías para vehículos híbridos y de propulsión eléctrica jamás realizada. Los funcionarios de la industria esperan que esta inversión de $ 2.4 mil millones, junto con otros $ 2.4 mil millones en costos compartidos de los ganadores del premio, resultará directamente en la creación de decenas de miles de empleos de fabricación en las industrias de baterías y automóviles de los EE. UU.
Los nuevos premios cubren $ 1.5 mil millones en subvenciones a fabricantes con sede en Estados Unidos para producir baterías y sus componentes y para ampliar la capacidad de reciclaje de baterías.
El vicepresidente de los Estados Unidos, Joe Biden, anunció en Detroit más de $ 1 mil millones en subvenciones a empresas y universidades con sede en Michigan. Como reflejo del liderazgo del estado en la fabricación de energía limpia, las empresas e instituciones de Michigan reciben la mayor parte de los fondos de subvenciones de cualquier estado. Dos compañías, A123 Systems y Johnson Controls, recibirán un total de aproximadamente $ 550 millones para establecer una base de fabricación en el estado para baterías avanzadas, y otras dos, Compact Power y Dow Kokam, recibirán un total de más de $ 300 millones para la fabricación de baterías. Células y materiales. Los grandes fabricantes de automóviles con sede en Michigan, incluidos GM, Chrysler y Ford, recibirán un total de más de $ 400 millones para fabricar baterías y componentes eléctricos. Y tres instituciones educativas en Michigan, la Universidad de Michigan, la Universidad Estatal de Wayne en Detroit y la Universidad Tecnológica de Michigan en Houghton, en la península superior, recibirán un total de más de $ 10 millones para programas de educación y capacitación laboral para capacitar a investigadores y técnicos. , y proveedores de servicios, y para llevar a cabo investigaciones de consumo para acelerar la transición hacia vehículos y baterías avanzados.
El secretario de Energía, Steven Chu, visitó Celgard, en Charlotte, Carolina del Norte, para anunciar una subvención de $ 49 millones para que la compañía amplíe su capacidad de producción de separadores para atender la mayor demanda esperada de baterías de iones de litio en las instalaciones de fabricación en los Estados Unidos. Celgard ampliará su capacidad de fabricación en Charlotte, Carolina del Norte y en las cercanías de Concord, Carolina del Norte, y la compañía espera que la nueva producción de separadores entre en funcionamiento en 2010. Celgard espera que se puedan crear aproximadamente cientos de empleos, con el primero de ellos Los trabajos comenzarán tan pronto como el otoño de 2009.
La administradora de la EPA, Lisa Jackson, estaba en St. Petersburg, Florida, para anunciar una subvención de $ 95.5 millones para Saft America, Inc. para construir una nueva planta en Jacksonville en el sitio de la antigua base militar de Cecil Field, para fabricar células de iones de litio, módulos y paquetes de baterías para vehículos militares, industriales y agrícolas.
El subsecretario del Departamento de Transporte, John Porcari, visitó East Penn Manufacturing Co, en Lyon Station, Pennsylvania, para otorgar a la compañía una subvención de $ 32.5 millones para aumentar la capacidad de producción de sus baterías de plomo-ácido reguladas por válvula y UltraBattery, una batería de plomo-ácido. Combinado con un supercapacitor de carbono, para aplicaciones híbridas micro y leves.