Ποιος τύπος μπαταρίας χρησιμοποιείται σε υβριδικά αυτοκίνητα;

Ποιος τύπος μπαταρίας χρησιμοποιείται στα υβριδικά αυτοκίνητα σήμερα; Το διοξείδιο του κοβαλτίου, το υδρίδιο νικελίου-μετάλλου ή το ιόν λιθίου είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι.

Υδρίδιο νικελίου-μετάλλου

Αυτή η μπαταρία χρησιμοποιείται ευρέως σε υβριδικά αυτοκίνητα και κινητά τηλέφωνα. Χρησιμοποιήθηκε αρχικά σε αεροδιαστημικές εφαρμογές, έχει μεγάλη διάρκεια ζωής και λογικές συγκεκριμένες δυνατότητες ενέργειας και ισχύος. Αν και δεν είναι τόσο ανθεκτικό όσο οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος, είναι ιδιαίτερα ανεκτικό στην κατάχρηση. Ωστόσο, μια μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου δεν αντικαθιστά μια αλκαλική μπαταρία. Τα μειονεκτήματά του περιλαμβάνουν υψηλή αυτοεκφόρτιση, θερμότητα και περιορισμένη χωρητικότητα αποθήκευσης.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου και πολυμερών που χρησιμοποιούνται στα υβριδικά οχήματα είναι σε μεγάλο βαθμό ασφαλείς για χρήση. Μια διετής εγγύηση υβριδικής μπαταρίας Toyota θα καλύπτει όλα τα εξαρτήματα της μπαταρίας για 120 μήνες ή 150.000 μίλια, εκτός εάν, φυσικά, τα έχετε κάνει κατάχρηση. Ωστόσο, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου και πολυμερών έχουν παρόμοια διάρκεια ζωής και δεν είναι τόσο αξιόπιστες. Επιπλέον, μια μπαταρία λιθίου-υδριδίου μετάλλου είναι πολύ πιο βαριά από μια μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου, επομένως δεν είναι τόσο ανθεκτικές όσο οι μπαταρίες Ni-MH.

Αν και η μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου δεν είναι τόσο ισχυρή όσο οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, είναι επίσης μικρότερη και ελαφρύτερη από την αντίστοιχη μπαταρία ιόντων λιθίου. Το μέγεθος και το βάρος μιας μπαταρίας είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα, γι' αυτό η διπολική έκδοση είναι καλύτερη επιλογή. Οι διπολικές κυψέλες μπαταριών επιτρέπουν επίσης να στριμώξουν 1,4 φορές περισσότερες κυψέλες στον ίδιο χώρο.

Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο είναι η ταχύτητα φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι πιο γρήγορες και μπορούν να αντιμετωπίσουν ξαφνικές απαιτήσεις ισχύος, ενώ οι μπαταρίες NiMH έχουν μεγαλύτερο χρόνο φόρτισης. Ωστόσο, και οι δύο τύποι μπαταριών εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως σε υβριδικά αυτοκίνητα και σε υβριδικά plug-in. Μια μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου είναι συνήθως καλύτερη επιλογή για υβριδικά αυτοκίνητα, εκτός εάν είναι εξοπλισμένα με υβριδικό σύστημα μετάδοσης κίνησης.

Τα τελευταία χρόνια, πολλοί κατασκευαστές υβριδικών οχημάτων έχουν στραφεί σε μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ανακτούν αυτό το υλικό ως πολύτιμη πρώτη ύλη για τους νέους υβριδικούς κινητήρες αυτοκινήτων τους. Στο μεταξύ, ο κατασκευαστής της μπαταρίας NiMH έχει αρχίσει να προμηθεύει την αυτοκινητοβιομηχανία με μέταλλα σπάνιων γαιών. Αυτό τους κάνει τους πρώτους που ανακυκλώνουν μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου. Ωστόσο, απέχουν ακόμη πολύ από τον τελικό στόχο της βιομηχανίας μπαταριών για 100 τοις εκατό ανακύκλωση μπαταριών.

Μια μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου είναι επίσης πιο φιλική προς το περιβάλλον από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Η ενεργειακή πυκνότητα μιας μπαταρίας NiMH είναι περίπου 40 τοις εκατό χαμηλότερη από αυτή μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου. Μια μεγάλη μπαταρία σε ένα υβριδικό όχημα μπορεί να βοηθήσει με το βάρος και την ισχύ, αλλά μια μπαταρία που είναι πολύ βαριά θα προσθέσει βάρος. Στο μέλλον, άλλοι τύποι μπαταριών μπορεί να είναι πιο δημοφιλείς στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Ορισμένες εταιρείες αυτοκινήτων δεν προσφέρουν αρκετά υβριδικά. Αλλά είναι σαφές ότι η ζήτηση για υβριδικά οχήματα αυξάνεται. Αυτή η μπαταρία αποτελεί σημαντικό μέρος της υβριδικής βιομηχανίας και η Toyota καταβάλλει προσπάθειες να αυξήσει τις πωλήσεις της σε υβριδικά. Η τελευταία επένδυση της εταιρείας θα έχει ως αποτέλεσμα την παροχή μπαταρίας 200 gigawatt-h. Λοιπόν, ποια είναι η καλύτερη μπαταρία για χρήση σε υβριδικά οχήματα;

Ιόν λιθίου

Η τεχνολογία πίσω από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου εξακολουθεί να εξελίσσεται, αλλά ορισμένα οφέλη είναι εμφανή. Το πρώτο πλεονέκτημα είναι η αναλογία ενέργειας προς βάρος. Το χαμηλότερο βάρος μεταφράζεται επίσης σε καλύτερο χειρισμό, μεγαλύτερη εμβέλεια και καλύτερο χειρισμό στα στριφτά. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απέχουν ακόμη λίγα χρόνια από το να γίνουν mainstream, αλλά αποδεικνύονται σε εφαρμογές υβριδικών αυτοκινήτων. Εδώ είναι μερικοί λόγοι για την αυξανόμενη δημοτικότητά τους.

Μια μπαταρία ιόντων λιθίου ενεργοποιεί τους ηλεκτρικούς κινητήρες. Είναι ελαφρύτερο από την μπαταρία μολύβδου-οξέος και διαρκεί περισσότερο. Η νέα τεχνολογία υπόσχεται ακόμα καλύτερες επιδόσεις. Μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επίσης διαθέσιμες σε υβριδικά μοντέλα αυτοκινήτων, συμπεριλαμβανομένου του νέου Honda CR-V. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούν σημαντικό μέρος των υβριδικών αυτοκινήτων και των ηλεκτρικών οχημάτων.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας μπαταριών ιόντων λιθίου είναι η γρήγορη επαναφόρτισή της. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να επαναφορτιστούν σε λίγες ώρες. Αυτή η δυνατότητα είναι ιδιαίτερα ελκυστική για οδηγούς που ενδιαφέρονται για το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα. Αυτές οι μπαταρίες είναι ελαφριές, ανακυκλώσιμες και μπορούν να διαρκέσουν έως και 45 μίλια μόνο με ηλεκτρική ενέργεια. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν επίσης το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι είναι ταχύτερες από τις τυπικές υβριδικές.

Όσον αφορά την ασφάλεια, τα υβριδικά οχήματα έχουν τόση ασφάλεια με τα συγκρίσιμα οχήματα αερίου. Σε αντίθεση με τους ομολόγους τους που κινούνται με φυσικό αέριο, τα υβριδικά δεν αποτελούν μεγάλη ανησυχία για τους διασώστες ή τους επιβάτες σε μια σύγκρουση. Προστατεύονται από μεταλλική θήκη και έχουν υψηλό επίπεδο μόνωσης. Η Toyota τοποθετεί τις μπαταρίες κοντά στον πίσω άξονα για να βεβαιωθεί ότι προστατεύονται πλήρως σε περίπτωση σύγκρουσης. Τα υβρίδια καλύπτουν επίσης τα καλώδια των μπαταριών τους με τη φωτεινή πορτοκαλί επένδυση.

Ενώ η τεχνολογία πίσω από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου εξακολουθεί να εξελίσσεται, έχει τη δυνατότητα να γίνει ζωτικό μέρος του μέλλοντος της παραγωγής ενέργειας. Η EPA ενέκρινε πρόσφατα επιχορήγηση $1,5 δισεκατομμυρίων για να βοηθήσει στην ανάπτυξη της βιομηχανίας ιόντων λιθίου στις ΗΠΑ. Η νέα στρατηγική της Ευρωπαϊκής Επιτροπής για τις πρώτες ύλες λιθίου στοχεύει στην αύξηση της προσφοράς λιθίου στην Ευρώπη κατά 18 φορές έως το 2030 και στη μείωση της εξάρτησης από τρίτες χώρες.

Ενώ τα υβριδικά οχήματα μπορούν να εξοικονομήσουν καύσιμα, μπορούν επίσης να μειώσουν τις εκπομπές άνθρακα. Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος που χρησιμοποιούνται στα υβριδικά αυτοκίνητα έχουν το υψηλότερο επίπεδο εκπομπών και είναι οι πιο ακριβές. Αυτά τα τοξικά υλικά είναι επίσης βαριά και επιβραδύνουν την απόδοση των υβριδικών αυτοκινήτων. Για να ελαχιστοποιήσουν αυτό το πρόβλημα, οι κατασκευαστές αντικαθιστούν τώρα τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος με μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου. Υπάρχουν επίσης διαφορές στην απόδοση μεταξύ των υβριδικών μπαταριών μολύβδου-οξέος και λιθίου-ιόντων.

Ενώ οι μπαταρίες κοβαλτίου και ιόντων λιθίου γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς, έχουν προκύψει ανησυχίες σχετικά με τη βιωσιμότητα του εφοδιασμού τους. Οι υψηλές γεωπολιτικές συγκεντρώσεις κοβαλτίου και λιθίου και η ταχεία αναβάθμιση της αλυσίδας εφοδιασμού έχουν οδηγήσει σε ερωτήματα σχετικά με το πώς τα υλικά μπορούν να παραχθούν βιώσιμα. Αλλά αυτό είναι αναμενόμενο με την ταχεία ανάπτυξη της αγοράς EV. Προς το παρόν, αυτές οι τεχνολογίες παρέχουν άφθονη ενέργεια για υβριδικά οχήματα.