Мобилни телефони и електрична возила (ЕВ), од којих су један џепни-сапутник за свакодневну комуникацију и забаву, а други кључни играч у зеленом превозу, могу изгледати као светови одвојени. Међутим, они деле заједничку основну компоненту: батерије. Обе припадају фамилији литијум{3}}јонских батерија и раде на истом принципу литијум јона који прелазе између позитивне и негативне електроде током пуњења и пражњења. Ипак, њихове стварне перформансе, дизајн и сценарији примене се драматично разликују. Овај чланак се бави јазом између батерија мобилних телефона и ЕВ батерија из пет кључних димензија: густина енергије, структурални дизајн, системи управљања, радна окружења и животни век и цена.
1. Густина енергије: компактна снага у односу на складиште великог{2}}капацитета
Батерије мобилних телефона дају приоритет „компактној, али моћној“ густини енергије. Узмимо иПхоне 15 Про као пример-његова батерија од 3.274 мАх има густину енергије од приближно 700 Вх/Л. Ово му омогућава да складишти што је више могуће енергије унутар ограниченог простора паметног телефона како би подржао интензивну употребу. Насупрот томе, ЕВ батерије наглашавају „велико-али стабилно“ складиштење енергије. Батерија литијум гвожђе фосфата (ЛФП) у Теслином стандардном опсегу модела 3, капацитета 60кВх, има густину енергије од око 160Вх/кг. Иако је нижа од батерија за мобилне телефоне, задовољава потражњу за стотинама километара домета вожње уз балансирање сигурности и цене.
Разлика у густини енергије произилази из њихових различитих сценарија примене. Корисници мобилних уређаја захтевају екстремну преносивост, захтевају батерије да би максимално повећале складиштење енергије у танким уређајима. ЕВ, међутим, морају уравнотежити домет, тежину и цену. Претерано велика густина енергије могла би повећати ризик од топлотног бекства, чинећи стабилне, зреле хемијске системе повољнијим.
2. Дизајн структуре: соло перформансе наспрам тимске сарадње
Батерије за мобилне телефоне представљају пример дизајна "соло перформанса". Већина паметних телефона користи једну батеријску ћелију, а чак и подешавања са две{1}}ћелије су далеко мање сложена од батерија за ЕВ. У погледу ћелијске структуре, батерије мобилних телефона обично имају сложени дизајн, наизменично позитивне и негативне електроде са сепараторима, а затим их затварају у ћелију врећице након пуњења електролитом. Ова структура нуди високу запреминску ефикасност и густину енергије, али има слабију дисипацију топлоте и отпорност на удар.
ЕВ батерије се, с друге стране, ослањају на „тимску сарадњу“. Узмите БИД-ову бладе батерију као пример-њена најмања јединица је дуга, витка ћелија. Више ћелија формира модул, а неколико модула се интегрише у батеријски пакет, стварајући комплетан систем батерија. Овај хијерархијски дизајн поједностављује производњу и одржавање, а истовремено омогућава прецизну контролу температуре кроз системе за хлађење течности и термоизолационе материјале. Поред тога, ЕВ батерије морају да издрже вибрације и ударе током вожње, захтевајући високу структурну чврстоћу. За заштиту често користе кућишта од алуминијумске легуре или композитне материјале.
3. Системи управљања: основно праћење наспрам интелигентне контроле
Систем за управљање батеријом (БМС) у мобилним телефонима је релативно једноставан, фокусирајући се на заштиту од прекомерног пуњења, преко{0}}заштиту од пражњења, заштиту од кратког-заштиту и праћење температуре. На пример, под Куалцомм-овим Куицк Цхарге протоколом, пуњач телефона комуницира са БМС-ом да би динамички прилагодио напон и струју пуњења. Међутим, стратегија контроле је конзервативна како би се спречило прегревање или оштећење.
БМС у електричним возилима делује као „интелигентни мозак“. Узмимо ЦАТЛ-ов БМС као пример-он континуирано прати напон и температуру хиљада ћелија, прилагођавајући њихова стања преко кола за балансирање како би спречио прекомерно пуњење или прекомерно{2}}пражњење. Такође сарађује са контролним системом возила да динамички прилагођава излазну снагу на основу режима вожње и преосталог домета. На пример, по хладном времену, БМС активира систем грејања да побољша активност батерије; током-крстарења великом брзином, ограничава излазну снагу да би се проширио домет.
4. Радна окружења: благе у затвореном у односу на оштре на отвореном
Батерије мобилних телефона раде у релативно благим окружењима, првенствено у затвореном простору или у подешавањима{0}}на отвореном са контролисаном температуром. Међутим, навике корисника погоршавају деградацију батерије-дуго играње игара или видео стримовање може да изазове пораст температуре, док брзо пуњење великом струјом убрзава хемијско старење. Истраживања показују да батерија мобилног телефона задржава око 80% свог капацитета након 500 циклуса на 25 степени, али то пада на 60% на 45 степени.
ЕВ батерије суочавају се са далеко тежим условима. Лети, температуре батеријског пакета могу да пређу 50 степени, што захтева системе за хлађење течности како би се спречило прегревање. Зими, ниске температуре смањују активност батерије, због чега су потребни филмови за загревање да би се одржале перформансе. Поред тога, ЕВ батерије морају да издрже вибрације, ударе и корозију од сланог спреја, захтевајући робустан конструкцијски дизајн и материјале отпорне на временске услове. На пример, Теслине ћелије 4680 користе дизајн стола за смањење унутрашњег отпора и стварање топлоте, док структурални лепкови штите ћелије од удараца.
5. Животни век и цена: честа замена наспрам дугорочне-улагања
Батерије мобилних телефона имају краћи век трајања, обично задржавају 80% свог капацитета након 500–1000 циклуса и захтевају замену. За иПхоне телефоне, званична замена батерија кошта око 79 УСД, али опције треће стране-су јефтиније, што охрабрује замене корисника. Штавише, брз обрт паметних телефона значи да је деградација батерије често засјењена новим издањима уређаја.
ЕВ батерије трају знатно дуже, задржавајући преко 80% капацитета након 1.500–2.000 циклуса. Многи произвођачи аутомобила нуде гаранцију од 8- година или 160.000 км. ЦАТЛ-ова батерија Килин, на пример, користи тројни материјал са високим садржајем никла са густином енергије од 255Вх/кг и животним циклусом који прелази 2.000 циклуса, подржавајући преко деценије употребе ЕВ. Међутим, ЕВ батерије су скупе и чине 30-40% укупне цене возила. Батерија у БИД-овом Хан ЕВ кошта отприлике 11.000 долара, што чини замену скоро трећину цене новог аутомобила. Сходно томе, власници електричних возила дају приоритет одржавању батерија, док произвођачи аутомобила продужавају животни век кроз оптимизовани БМС и напредно управљање топлотом.
6. Будућност: технолошка конвергенција и проширене апликације
Како технологија напредује, границе између мобилних телефона и ЕВ батерија се замагљују. Батерије мобилних телефона усвајају ЕВ технологију брзог-пуњења-. Ксиаоми 14 Про подржава пуњење од 120 В, потпуно пуни своју батерију од 4.880 мАх за 19 минута. У међувремену, ЕВ батерије истражују технологије-чврстог стања и водоничних горивних ћелија како би повећале густину енергије и безбедност.
У будућности, ове батерије се могу спојити у апликацијама за складиштење енергије. Пензионисане ЕВ батерије могу да се подвргну „другом-животном животу“ у кућним складиштима енергије или телеком базним станицама, продужавајући њихов животни циклус. Насупрот томе, компактна,-технологија велике густине батерија за мобилне телефоне могла би да подржи носиве уређаје, дронове и друга нова поља.
Закључак
Јаз између батерија мобилног телефона и ЕВ батерија одражава њихове различите сценарије примене и техничке захтеве. Први даје приоритет преносивости и честој употреби, док други наглашава домет и сигурност. Први је осетљив-на цену, а други даје приоритет дуговечности. Како се наука о материјалима и електроника развијају, и једни и други ће иновирати у својим доменима док спајају технологије за проширење апликација, колективно покрећући револуцију зелене енергије.