Baterije za elektricna vozila

Evo, da malo udarim po bolnoj tacki.

Dakle, kao sto se i za benzin, dizel, TNG, CNG, metan, propan, butan, kerozin, petrolej, ugalj i ko zna sta sve jos treba platiti, tako se i za struju placa.
Ko je jos kupovao mali kanister od 5l, a u njega hteo da strpa 10l vode? Covek se prosto zapita otkud bas od ove recenice da pocnem. Pa hajmo ovako: U kanister od 5l mozemo strpati 10l vode, ali pod kojim pritiskom? Lakse bi nam bilo u njega strpati 10l vazduha zar ne? Za vodu nam treba 800 puta veci pritisak nego za vazduh. I naravno, pobogu kakav pritisak treba da trpi i od kakvog materijala treba da bude napravljen takav kanister?

Upravo takav neki problem treba da rese projektanti i konstruktori efikasnih i "zednih" baterija. Sto manja baterija sa sto vise kapaciteta. Neki od zahteva za efikasne baterije su sledeci:
1. Veliki kapacitet
2. Mala masa i zapremina
3. Brzo punjenje
4. Dugo zadrzavanje elektricnog naboja u sebi kada je u stanju mirovanja
5. Veliki broj ciklusa punjenje-praznjenje
6. Dug vek trajanja (ovo je isto kao i pozicija 5.)
7. Malo odrzavanje (po mogucnosti nikakvo)
8. I gle cuda, kako smo samo bezobrazni - NISKA CENA

Sta bi jos moglo da se navede, a da ne bude izostavljeno? Na primer nizak napon baterije - bezbednost u vozilu. Robusnost baterije (zaboga, vozim auto, a ne bebu u kolicima). U robusnost mozemo navoditi i milion drugih zahteva. Na primer: A sta ako je moj sincic jako, jako, JAKO bezobrazan i gura prst bilo gde? Znaci, treba nam i dobar stepen zastite. Imamo u elektrotehnici tzv. BI sistem zastite: zasticeno od Budala i otporno na Idiote. To kosta, ali to je EV.
E sad, imamo svi mi neku svoju zutu minutu i dodje nam da damo gas dok se vozimo sa nasim EV. Treba baterija i to da podnese. Dakle kratkotrajna strujna preopterecenja. To trosi bateriju. I sta ako se negde slupamo sa EV? Sta ako je dielektrik u bateriji kancerogen, ili veoma otrovan? Treba i to predvideti. Dakle, sve ove zahteve treba ispuniti, ali i jos mnogo onih kojih se mi ni ne setimo.
Evo jedne slike, koju sam vec okacio na drugoj jednoj temi:

Jos jedna dobra tema. Mislim da su baterije jedan od glavnih razloga sto se EV ne koriste masovnije. Jednostavno, ne mogu (za sad) biti velicine rezervoara za gorivo, pruzati nam autonomiju koju nam pruza taj rezervoar i puniti se brzinom kojom se puni taj rezervoar. Da cemo takve baterije jednom imati, verujem da hocemo, a da li cemo mi to doziveti, ili tek nasa deca ili unuci, videcemo. Budimo optimisti.

Koje resenje, za sad, pruza najbolji odnos kapacitet/dimenzije/trajnost (ako zanemarimo, donekle, cenu, i vreme punjenja-pretpostavimo da ne prelazimo puno i da nam odgovara da danju vozimo, a nocu ukljucimo u garazi punjac)?

I gde se uopste mogu naci baterije za ovu namenu, npr.litijumske? Od svega navedenog u tabeli, jedino mi olovni akumulatori deluju kao nesto lako dostupno.

AHHH baterije
Nista strasno , ima ih na svakoj trafici
Trenutno najbolje resenje za EV su tzv litijumske baterije , koje spram svoje tezine i zapremine imaju najvecu mogucu gustinu energije. Najbolji kompromis za upotrebu u EV su LiFePO4 (litijumferofosfat , ako neko bas mora da zna) zbog relativno visokih struja praznjenja (i punjenja) koje podnose , uz izuzetnu stabilnost i veliki broj ciklusa(od 2000 pa na vise). U siroj upotrebi postoje jos i LiIon (litum jonske) i LiPoly (litijum polimer) baterije. LiIon imaju jos vecu gustinu energije i podnose vece struje praznjenja , ali zahtevaju dosta pazljivo rukovanje i nestabilne su (npr pri visim temperaturama , ostecenjima...) dok su LiPoly dosta lakse , ali nisu otporne na velike (nekontrolisane) struje praznjenja. Ovo je sve uopsteno i zavisi od mnogo faktora , pocevsi od proizvodjaca do zahtevane namene. Inace postoje baterije koje se mogu smestiti na mesto rezervoara a da zadovolje solidan domet i ostale parametre i zovu se Nano Safe (proizvode se u Americi) , ali nisu dostupne u maloprodaji , cak tesko i sa visemilionskim ugovorima , jer je US Army stavila sapu na njih , a proizvodjacu odgovara da ima rasprodato sve sto moze da proizvede. One su napravljene na ugljenicnoj bazi sa nano cevima i izuzetno su lagane i robustne sa gustocom energije do 15 puta vecom od recimo , litijumskih baterija. Postoji trenutno vise paralelnih istrazivanja u koriscenju nano tehnologije ugljenika za smestaj energije , ali cemo sacekati koju godinu dok to bude siroko dostupno (sve je validno , samo treba da se sloze kockice u smislu , investicija u tehnologiju - potraznja - potencijalna zarada). Imajte na umu da se jos uvek lomi izmedju gorivih celija (kao onboard el. centrale) i infrastrukture za punjenje (ili zamenu) baterija u EV.
Litijumske baterije se nabavljaju lako , porudzbinom sa interneta ili od dilera (nase izbegavati , jer su im cene neverovatne - toliko neverovatne , da vam se isplati da licno odete u Kinu po baterijsko pakovanje sa BMS om i da platite overweight u avionu i carinu kod nas i jos ce vam ostati za , recimo siemens ov motor). Najblize sto se mogu nabaviti je u Hrvatskoj pogledati link : http://vst-conversions.com/
Cijena - sitnica , sto bi rekao Sir Oliver. Jeftinije je jedino ako sami porucujete direktno od dobavljaca , ali i tu treba biti oprezan jer Kinezi umeju da budu nepouzdani (treba potraziti firme sa boljim kredibiliteteom ili preporukom). Cesto spominjem Kineze , a to je iz prostog razloga sto oni drze preko 93% svetske proizvodnje baterija (nije greska u kucanju). Oni takodje proizvode i gotova EV i hibride sasvim pristojnih performansi (kao prosecan automobil danas) , samo sto je homologacija (bez cega se ne moze izvrsiti uvoz) jako skup , dugotrajan i mukotrpan proces.
Olovne baterije su siroko dostupne i jeftinije , ali ce i sa tom nabavkom biti problema , jer niko normalan nece kupiti somborske ili krusikove baterije za nesto u sta je ulozio vec par hiljada evra(osim ako nema prijatelja zaposlenog na odrzavanju u zeleznici i prase viska da kompenzuje). Kod nas su dostupne OPTIMA Yellow top (redje RED top) koje bi mogle odgovarati nameni. One spadaju u gel baterije , tj olovne lektrode su obliku mrezaste spirale potopljene u staklenu vunu koja apsorbuje elektrolit (i time se pretvara u gel iliti zelatin) te su manje osetljive na temperaturne oscilacije i nema opasnosti od prosipanja elektrolita , kao kod potopljenih (klasicnih ) trakcijskih baterija. Mnogo manja su i isparenja prilikom intezivne upotrebe (ili ih nema uopste) , pa se lakse konstruise i smestaj za njih jer se ne moraju ventilirati stalno.
Starterske baterije bilo koje vrste nisu pogodne za EV , zato sto su konstruisane za opterecenja visokog praznjenja u kratkom vremenskom periodu (do 30 sec) , posle cega dolazi do krivljenja elektroda , probijanja ili kristalizacije celije i sl.. Ukratko zivotni vek bi im bio vrlo kratak u EV. Razlika u ceni sigurno ne opravdava njihovu upotrebu u odnosu na trakcijske baterije jer bih morali menjati nekoliko puta. Tu je i pitanje odrzavanja (dolivanje vode i elektrolita) , sto nije tesko uraditi na kolima , jer je akumulator lako dostupan. U EV to , obicno , nije slucaj , a i ako jeste , postoje konekcije izmedju baterija koje se moraju "otkaciti" , ne sme se prosuti nista van (jer ce ostetiti vozilo) , jednom recju to se ne radi.
Pitanje punjaca za baterijsko pakovanje je vrlo vazno , jer i ako imate vrlo kvalitetne baterije , "glupi" (citaj : jeftini) punjac ce ih zacas napraviti neupotrebljivima. U skorije vreme se BMS (battery menagment system - sistem za kontrolu i upravljanje baterijama) stavlja i na olovne baterije , da bi sve bile ujednaceno punjene (i praznjene) i time duze trajale. Tzv "pametni" punjaci , sadrze elektroniku u sebi (i kostaju poprilicno) i pri punjenju mere struju i temperaturu baterija , ne prekoracujuci dozvoljenu struju punjenja (za odredjeni tip baterija) u odredjenim vremenskim intervalima (a najcesce se mogu podesiti prema vise parametara). Ne mogu "prepuniti" baterije. Naravno , potrebna je druga vrsta punjaca za litijumske baterije , a oni su obavezno "pametni". Punjaci za EV se obicno rade prema porudzbini i zahtevu kupca , jer baterijaska pakovanja nisu unificirana (razliciti naponi , proizvodjaci baterija - razliciti parametri...). Naravno , sve se moze izvesti pomocu stapa i kanapa (nas obicaj) , ako bas po svaku cenu hocete da se vozite na struju (ima primera kod nas , koga zanima , postavicu link). Naravno , registracija , pri tom , ne dolazi u obzir.
Postoje i drugi nacini za ustedu. Manje baterija , manjeg kapaciteta i generator za dopunu. Time se dobija serijski hibrid i izvesna usteda u startu , sa poprilicnom autonomijom (i postojecom infrastrukturom). Tehnicki izazovi su nesto veci , ali ne i nepremostivi. Umesto baterija se mogu koristiti i superkapacitatori (kondezatori) , ali su do sad jedino Rusi uspeli da to pretoce u stvarnost (manja serija gradskih autobusa vozi po Moskvi). Cene su nesto vece (sa mnooogo vecim brojem ciklusa) , ali je to tehnicki zahtevno (nikako za DIY varijantu , osim ako niste inzinjer elektrotehnike i to sa pozamasnim iskustvom) i potencijalno mnogo opasnije nego bilo koja vrsta baterija u vozilu.
Druge vrste baterija (koje je uvazeni prethodnik naveo u tabeli) se ne koriste u EV iz raznih razloga , izuzev NiMH , ali ni one nisu zanimljive za samopreradjivace iz razloga cene i velicine modula koji se proizvode (sirokodostupno). Tesla ih koristi , ali znamo i cenu tog automobila.

Pogledah ovaj tekst, pa mi nešto zapade za oko.
pedjamil reče

... Inače postoje baterije koje se mogu smestiti na mesto rezervoara a da zadovolje solidan domet i ostale parametre i zovu se Nano Safe (proizvode se u Americi) , ali nisu dostupne u maloprodaji , čak teško i sa višemilionskim ugovorima , jer je US Army stavila šapu na njih , a proizvodjaču odgovara da ima rasprodato sve što moze da proizvede. One su napravljene na ugljeničnoj bazi sa nano cevima i izuzetno su lagane i robusne sa gustoćom energije do 15 puta većom od recimo , litijumskih baterija. Postoji trenutno...

ali meni je tu nešto "sumnjivo".
Pogledajte prvo http://en.wikipedia.org/wiki/Altairnano a zatim link: http://www.everspring.net/product-battery.htm.
Pozdrav svima!

Clanak u wikipediji u zaglavlju ima upozoronje da to nesto nije kako treba. Nisam dublje ulazio u navode iz clanka , jer je post koji si citirao napisan pre skoro dve godine prema podacima iz naucnog casopisa (za brdo karamela ne bih sad trazio link) i expertskoj analizi, koja je u trenutku pisanja posta bila stara bar dve godine. U to vreme NIJE bilo moguce doci do Nano Safe baterija (u smislu: kao privatno lice u US i/ili firma) ,a odgovorno tvrdim da je baza elektroda (ono sto je ispitivano i recenzirano) bila ugljenicnog nano sastava (zaboravio sam sta su koristili kao elektrolit-samo se secam da je bila praskasta materija i da im je u tom trenutku , tehnologija pravila probleme).
Nije mi jasno zbog cega je onaj link sa Li baterijama...

Pa, zbog upoređivanja podataka. A, čini mi se i da ovi iz Everspring-a imaju vrlo dobre baterije koje bi mogle da budu kandidati za EV (koristan link - ništa više).
Pozdrav svima!