Lithium-batterijen snel geladen

[almightyarjen]

Lithium-batterijen snel geladen
Lithium-ionen-batterijen (eigenlijk zijn dat accu’s) ondescheiden zich door een hoge energiedichtheid, waardoor ze al snel veelvuldig werden toegepast in auto’s, camera’s en laptops. Ze hebben echter een zwaktepunt waarvan de oorzaak tot nog toe niet was ontdekt: de laad/ontlaadtijd is relatief lang. Dat verhindert enerzijds bijvoorbeeld een snel versnellen van de auto en anderzijds leidt het er in de praktijk toe dat het laden ’s nachts moet plaatsvinden.

Computersimulaties hebben echter aangetoond dat er geen reden zou zijn waarom de ladingdragers zo langzaam reageren. Materiaalonderzoeker professor Gerbrand Ceder van het MIT heeft nu het geheim gevonden: hij ontdekte dat Li-ionen sneller tussen oppervlak en materiaal kunnen lopen als er kleine tunnels voor worden ingericht. Een lithium-ion voor een tunnel-ingang gaat er razendsnel doorheen. Als het ion echter verder van de tunnel ligt kan het de toegang slecht of helemaal niet bereiken. Ceder en zijn student Kang hebben nu met lithiumijzerfosfaat een poreuze oppervlakestructuur met tunnels van enkele nanometers gemaakt, die lithium-ionen praktisch invangt en binnenleidt in de tunnelstructuur.

Het idee is al nader onderzocht met kleine Li-batterijen: in plaats van 6 minuten laden of ontladen duurde dat nu nog maar 10 tot 20 seconden. Ook bij veelvuldig laden en otnladen was er geen degradatie. Zo zou dus het laden aan een tankstation niet langer duren dan het tanken van benzine.

Bron: Ekektronica + Embedded systems 4-2009, blz 4.

Kijk, weer een stapje dichterbij! Ik laat nu even het probleem van de gigantische benodigde laadstromen in het midden, maar het is goed te zien dat men stapje voor stapje dichterbij een goed ontwerp van een elektrische auto komen.

[dominic]

Jeez da's toch wel een redelijke doorbraak.

[Gluten Parody]

Hoe zou de warmteontwikkeling zijn bij het zo snel opladen?

[almightyarjen]

Gluten Parody schreef op donderdag 07 mei 2009 @ 15:15:
Hoe zou de warmteontwikkeling zijn bij het zo snel opladen?

Ik doe maar een gok, maar zou er minder warmte-ontwikkeling zijn door die tunnels? Omdat de elektronen minder weerstand hebben oid?

[Verwijderd]

Deze cellen (LiFePO4, lithiumfosfaat) zijn alweer even op de markt, o.a. A123 levert ze.

[Pater]

Een van onze klanten houdt zich hiermee bezig. Voor meer info,

Apart dat het nu pas bekend is!

[JeroenH]

Even rekenen: stel je hebt 20kWh aan accu's aan boord en die ga je in 30 seconden laden (beetje marge t.o.v. het artikel). Over hoeveel vermogen hebben we het dan?

2,4 MegaWatt

Succes met dat veilig door een hanteerbare kabel te krijgen - nog afgezien van de enorme piekbelastingen op het net.

[TrailBlazer]

Gewoon dikke gasturbine naast je tankstation zetten. Een beetje gasturbine levert 40 MW. dus met een gasturbine red je het wel. Nadeel is wel dat die gasturbine niet op lucht loopt.

[Rav]

JeroenH schreef op vrijdag 08 mei 2009 @ 14:30:
Even rekenen: stel je hebt 20kWh aan accu's aan boord en die ga je in 30 seconden laden (beetje marge t.o.v. het artikel). Over hoeveel vermogen hebben we het dan?

2,4 MegaWatt

Succes met dat veilig door een hanteerbare kabel te krijgen - nog afgezien van de enorme piekbelastingen op het net.

Je kunt wel (ik neem als voorbeeld even auto's) je oplaadstation in de garage een hele dag stroom laten gebruiken om zich op te laden. En dan als je de auto aansluit op het station dan in korte tijd de auto op laden.

[JeroenH]

Rav schreef op vrijdag 08 mei 2009 @ 14:38:
Je kunt wel (ik neem als voorbeeld even auto's) je oplaadstation in de garage een hele dag stroom laten gebruiken om zich op te laden. En dan als je de auto aansluit op het station dan in korte tijd de auto op laden.

Ik denk dat je niet vrolijk wordt als je gaat rekenen aan de kosten en verliezen die dat soort constructies met zich mee gaat brengen. Dan zou je misschien nog beter accupacks kunnen wisselen.

[mad_max234]

JeroenH schreef op vrijdag 08 mei 2009 @ 14:30:
Even rekenen: stel je hebt 20kWh aan accu's aan boord en die ga je in 30 seconden laden (beetje marge t.o.v. het artikel). Over hoeveel vermogen hebben we het dan?

2,4 MegaWatt

Succes met dat veilig door een hanteerbare kabel te krijgen - nog afgezien van de enorme piekbelastingen op het net.

Hoe kom je bij 2.4MW?

20Kw delen door 120 = 667KWh

667KW is volgens mijn nog heel veel, gemiddelde stoppenkast kan geloof ik 3Kw leveren

[JeroenH]

mad_max234 schreef op vrijdag 08 mei 2009 @ 14:44:
Hoe kom je bij 2.4MW?

Als je een accupack van 20kWh in één uur volledig oplaadt gaat het om een vermogen van 20kW (duh). 30 seconden is 1/120 uur, je hebt het dus over 20 * 120 = 2400 kW ofwel 2,4MW.

Dank u, ik ben hier de hele week.

[_JGC_]

Denk niet dat het zo raar loopt. Er staat dat de laadtijd van kleine lithium batterijen van 6 minuten terugliep naar 10-20 seconden. Om even iets vergelijkbaars erbij te pakken: hoeveel telefoons met kleine batterijen zijn er op de markt die in 6 minuten volledig opgeladen zijn? De batterij van mijn Samsung telefoon is maar 730mAh bijvoorbeeld en doet er een uur over om volledig opgeladen te worden.

[JeroenH]

Ook bij kleine accu's wordt dit al snel belachelijk: 370mAh @ 3,6V = 1,9Wh. Als je dat in dertig seconden op wil laden heb je het over bijna 250W (en heb ik het nog niet eens over verliezen).

Dat mag een beste voeding zijn die dat kan leveren

Laptopaccu: 4,4Ah @ 14,4V = 63Wh. In dertig seconden laden = 7,6kW Met een voeding die dat aankan is je laptop niet zo draagbaar meer vermoed ik.

[mad_max234]

JeroenH schreef op vrijdag 08 mei 2009 @ 14:47:
[...]


Als je een accupack van 20kWh in één uur volledig oplaadt gaat het om een vermogen van 20kW (duh). 30 seconden is 1/120 uur, je hebt het dus over 20 * 120 = 2400 kW ofwel 2,4MW.

Dank u, ik ben hier de hele week.

Klopt ik maakte een foutje, zou maar 5.5Kw in mijn autootje hebben zitten.

[Verwijderd]

_JGC_ schreef op vrijdag 08 mei 2009 @ 14:49:
Denk niet dat het zo raar loopt. Er staat dat de laadtijd van kleine lithium batterijen van 6 minuten terugliep naar 10-20 seconden. Om even iets vergelijkbaars erbij te pakken: hoeveel telefoons met kleine batterijen zijn er op de markt die in 6 minuten volledig opgeladen zijn? De batterij van mijn Samsung telefoon is maar 730mAh bijvoorbeeld en doet er een uur over om volledig opgeladen te worden.

Zullen wel labresultaten zijn. Normale li-ion / li-po cellen mag je maar met 1C opladen, laden duurt dus minimaal een uur. Sommige kwalitatief goede cellen onder bepaalde omstandigheden iets sneller. 6 minuten betekend laden met 10C, dat komt in de buurt van LiFePO4 cellen.

De cellen in het lab zullen ongetwijfeld van veel hogere kwaliteit zijn, die hoeven niet massageproduceert te worden.

[PieterAelse]

[offtopic] je spider heeft maar 7 pootjes real_FireFly maar toch mooi getekend

[BlakHawk]

JeroenH schreef op vrijdag 08 mei 2009 @ 14:47:
[...]


Als je een accupack van 20kWh in één uur volledig oplaadt gaat het om een vermogen van 20kW (duh). 30 seconden is 1/120 uur, je hebt het dus over 20 * 120 = 2400 kW ofwel 2,4MW.

Dank u, ik ben hier de hele week.

Als ik iets doms ga zeggen:
Ik ben niet "elektrisch aangelegd"

Maar is dat niet wat ik ongeveer in een jaar verbruik? 3000kw? Staat me iets bij, dat Eneco in een jaar rekent met 1500kw hoog tarief en 1500kw laag tarief.

Is elektrisch dan niet heel onrendabel? Ik zal wel iets over het hoofd zien, maar ik heb er dan ook niet echt verstand van

[Devil]

Nee je verbruikt 3000kWh. Dat is 3000kW 1 uur lang. Dus 3.000.000 Joule per seconde 1 uur lang.
Dus in totaal 10.800.000.000 Joule.
Die 2400kW uit het voorbeeld is maar gedurende 30 seconden. Dat is dus 2.400.000*30 = 72.000.000 Joule.