pondelok 2. mája 2022

e-Auto: Batéria sa nesmie prehrievať

Elektromobily  sú tichšie, jednoduchšie na riadenie, lacnejšie na údržbu a šetrnejšie k životnému prostrediu. Jeden veľký otáznik však zostáva nezodpovedaný. Nabíjanie úplne vybitej batérie trvá príliš dlho a minimálne polhodinová povinná prestávka po prejdení 400 kilometrov je pre vodičov nočnou morou. Najdostupnejším riešením tohto problému sa ukazuje nová generácia tepelného riadenia batérií. 

Už dnes dokážu rýchlonabíjačky nabíjať až 300 kW, pri ktorom desaťminútové nabíjanie vystačí na jazdu 300 kilometrov. Avšak reálne sa takto rýchlo nemôže nabíjať žiadny dnes dostupný elektromobil. Dôvod je prozaický: prehriatie batérie. Silný tok prúdu by zahrieval batériu do takej miery, že by vnútorné teplo začalo poškodzovať jej stabilitu, čo by viedlo k nezvratnej strate kapacity. Lepšie chladenie batérií je preto kľúčom na širšie používanie elektrických vozidiel. Väčšina výrobcov sa spolieha na nepriame chladenie. Chladiaca kvapalina cirkuluje v potrubí okolo článkov batérie a odvádza teplo. Trubice však ochladzujú články len v mieste, kde sa ich dotýkajú. Účinok tejto technológie je preto obmedzený. Čoraz viac odborníkov preto uprednostňuje tzv. ponorné chladenie, pri ktorom je batéria úplne ponorená do chladiacej kvapaliny. To dokáže v krátkom čase absorbovať oveľa viac tepla. Nasadenie tohto riešenia do praxe však závisí od chemického priemyslu, konkrétne od výrobcov špeciálnej chladiacej kvapaliny.

„Pri ponornom chladení musí chladiaca kvapalina fungovať výrazne odlišne a zároveň oveľa lepšie ako predtým“, vysvetľuje David Stonecipher. Vedie tím, ktorý pracuje na nových chladiacich kvapalinách vo vývojových centrách. Keďže tieto tekutiny prúdia priamo okolo buniek, nesmú viesť elektrinu. Preto by nemali reagovať s rôznymi kovmi alebo plastmi a musia byť schopné nepretržite prúdiť bez ohľadu na teplotu vo vnútri akumulátora. Tieto vlastnosti dopĺňajú požiadavky na vysokú nehorľavosť, tepelnú kapacitu a šetrnosť k životnému prostrediu. V reakcii na dopyt po rýchlejšom nabíjaní batérií elektromobilov pracujú vývojári spoločnosti LANXESS na sortimente špeciálnych chemických látok:
  • Polyalfaolefíny (PAO): extra čisté syntetické uhľovodíkové kvapaliny, ktoré takmer nereagujú s okolitými materiálmi a majú dobré tepelné a elektrické vlastnosti.
  • Estery polyolov (POE): kvapaliny s veľmi dobrými tepelnými a elektrickými vlastnosťami a vysokou požiarnou odolnosťou.
  • Fosfátové estery (PE): poskytujú dokonalú ochranu pred požiarom a popáleninami v prípade náhodného poškodenia alebo elektrickej poruchy.
V budúcnosti nebude nabíjanie elektromobilu trvať dlhšie ako tankovanie vozidla so spaľovacím motorom. Ponorné chladenie je však ešte vo vývoji a plne funkčný systém si bude vyžadovať napríklad úplne inak navrhnutý batériový blok. Očakáva sa, že v nasledujúcich 3 až 5 rokoch by sa ponorné chladenie mohlo objaviť v prvých osobných elektromobiloch s hmotnosťou do jednej tony.