В кого батарея найкраща?

Спершу, стосовно форми. У Нісан Ліф (Nissan Leaf) акумулятор не є пласким, він розміщений від переднього сидіння до заднього, схований під сидіннями і підлогою. Для того, щоб було зручно сидіти ззаду, батарея має своєрідне заглиблення для підлоги перед заднім сидінням.

Акумулятор у Волт (Chevy Volt) має Т-подібну форму. Посередині підлоги перед заднім сидінням є вузьке підвищення – це найдовша вузька частина батареї. Основний масив батареї розміщений під заднім сидінням.

Інженери Тесла (Tesla) розробили плоску батарею під усією підлогою електрокара, так званий “скейтборд”.

Власне, чому такі різні форми? Для цього необхідно подивитися всередину батареї. Блок живлення, (або батарея чи акумулятор), складається з менших акумуляторних елементів ( більш відома назва – батарейка, або елемент живлення ). Існують три типи батарейок: циліндричні, призмоподібні та мішкоподібні (або кисетні).

Звичайна батарейка для ліхтарика є циліндричною. Тесла (Tesla) використовує стандартні циліндричні батарейки, що мають маркування 18650, що в свою чергу означає 18 мм х 65 мм. Також є призматичні батарейки. Вони є великими і важкими. Їх можна порівняти з автомобільними акумуляторами, хіба що, вони дещо легші, оскільки не містять свинцю.

В свою чергу, кисетні (мішкоподібні) батарейки – це листки катоду і аноду з перегородкою посередині та з тонкою обгорткою довкола. Деякі мішкоподібні батареї мають розмір 21 на 27 см і обгорнуті металевою оболонкою. В усіх цих батареях тонкі шари катодів і анодів, перекладені перегородками, схоже до стосів паперу. Різниця полягає в тому, що кисетні батареї можна складувати один на один у висоту тільки в один або два ряди. Також кисетні батарейки не мають оболонки, отже потребують зовнішнього захисту. Циліндричні батарейки пошарово складаються в циліндр. Призматичні батарейки, щоб помістити у прямокутні пакети, необхідно складати штабелями.

Під час зарядки всі літієві батарейки мають властивість розширюватися і нагріватися. Батарейки призматичної форми повинні бути механічно притиснені, щоб не змінювати свою форму. Знову ж таки, металічна оболонка у циліндричних батарейках не дозволяє їм розширюватись. Натомість кисетоподібні батарейки, що часом нагадують пачки офісного паперу, потребують зовнішньої упаковки.

В акумулятора від Тесли (Tesla) циліндричні батарейки є вертикально поскладані. Їх можна було б вмістити ще більше, проте вільні проміжки були залишені для вентиляції. Батарея достатньо пласка і може непомітно сховатись знизу практично більшості автомобілів. Електромобілі Ліф і Вольт використовують кисетні батареї. Батареї у Волті (Chevy Volt) організовані в рядок вертикальних батарейок, у зв’язку з чим батарея має подовгасту прямокутну форму, також вона може мати Т-подібну форму. Така батарея розміщується між сидіннями.

Ніссан Ліф (Nissan Leaf) має кисетні батарейки орієнтовані горизонтально, складенні як пошта у скриньці. Батерейки акуратно розміщуються під сидіннями, а також посередині простору для ніг перед заднім сидінням. Треба сказати, що усе дуже ерґономічно, і не заважає пасажирам.

Вольт (Chevy Volt), натомість, по центру простору перед задніми сидіннями має підвищення через Т-подібну батарею. Концепт Т-подібної батареї був вперше розроблений Дженерал Моторс для свого EV-1. Ніссан, в свою чергу, розмістив батареї під кріслами і під машиною.

Батарейки є організовані у блоки з напругою біля 400 В. Таке значення електричної напруги вибрано, бо з однієї сторони, цієї величини вольтажу достатньо, щоб дозволити маленьким моторам мати достатньо кінських сил та обертовий момент сили, з другої сторони, витрати на подолання опору є низькими. Літієві батарейки мають від 3,6 до 4 В, отже, якщо з’єднати послідовно 100 батарейок матимемо 400 В.

Існують також інші переваги методу, який застосувала компанія Тесла (Tesla) з циліндричними батарейками, а саме – електромобіль паралельно використовує декілька блоків батарейок, тобто, якщо одна з батарейок вийде з ладу, цілий акумулятор продовжуватиме працювати. Для порівняння в Волті від Дженерал моторс і в Нісані Ліф, батарейки організовані послідовно, схоже до новорічних гірлянд, тобто, якщо одна ланка вийде з ладу, вся батарея не працюватиме. Слабою стороною такого багатобатарейкового підходу є те, що важко виявити непрацюючий елемент.

В новому Волті (Chevy Volt) використовується 192 батарейки, що розділені на два блоки по 96 батарейок в кожному. Оскільки акумулятор може виробити електроенергії 18,4 кВт*год, ми можемо обчислити приблизну напругу і ємність елемента. Літієві батарейки мають приблизно 3,8 В, отже загалом батарея матиме 365 В. Сила Електрична ємність батареї (А*год), буде вдвічі вища від електричної ємності батарейки, оскільки блоки є паралельними. Отже, параметри батареї – 18,4 кВТ*год, або 50,4 А*год. Електрична ємність батарейки відповідно 25,2 А*год.

Це значення дещо нижче від властивості батарейок у Ніссан Ліф (Nissan Leaf), а саме 33,1 А*год в одній батарейці. Оригінальний акумулятор для Волта важить приблизно 180 кг. У батареї використані кисетні батарейки, не призматичні. В загальному, батареї в Вольті і Ліфі мають багато подібних властивостей.

Акумулятор для Ніссан Ліф (Nissan Leaf) складається з 48 модулів по 4 батарейки у кожному модулі. Кожна батарейка має такі параметри – в середньому 3,8 В, 33,1 А*год. На відео можна побачити зсередини будову батареї, що встановлена у Нісан Ліф (Nissan Leaf). Мішкоподібні ( кисетні ) батарейки запаковані в досить м’яку оболонку.

І знову до компанії Тесла (Tesla), що вирішила не придумувати велосипеду, а використати існуючі циліндричні батарейки. Проте інженери компанії в пошуках кращих технологічних рішень, з цією метою була запущені проекти власного виробництва батарейок.

Всі три типи акумуляторів мають свої переваги і недоліки. В Ліфі (Nissan Leaf) блоки розміщенні у всьому доступному просторі під сидінями та підлогою, проте мають недостатнє охолодження. Блок Волту є добре захищений, проте Т-подібна форма зменшує кількість вільного простору перед задніми сидіннями. Блок у Волті має охолодження. Блок Тесли зберігає велику кількість внутрішнього простору автомобіля, проте розміщення батареї знизу, робить її чутливою до ударів знизу. Треба сказати, що блок добре охолоджується. Вибір між кисетними і циліндричними батарейками ще не є остаточним, проте деякі експерти стверджують, що кисетні батареї все ж таки дешевші. Також цікавим є той факт, що електромобілі Вольцвагену матимуть плоскі блоки живлення.

Отже, можна зробити висновок, що немає єдиної концепції яким має бути найкращий акумулятор ( батарея ). З іншого боку, оскільки різні підходи і технологічні рішення конкурують між собою, ми сподіваємося, на досить швидкий поступ у технології акумуляції енергії.