Uute energiaallikatega sõidukite pideva arendamisega pööratakse üha enam tähelepanu ka akudele. Aku, mootor ja elektriline juhtimissüsteem on uute energiaallikatega sõidukite kolm põhikomponenti, millest aku on kõige kriitilisem osa ja mida võib pidada uute energiaallikatega sõidukite "südameks". Millistesse kategooriatesse jagunevad uute energiaallikatega sõidukite aku?
1, pliiaku
Pliiaku (VRLA) on aku, mille elektroodid on peamiselt valmistatud pliist ja selle oksiididest ning mille elektrolüüt on väävelhappelahus. Positiivse elektroodi põhikomponent on pliidoksiid ja negatiivse elektroodi põhikomponent on plii. Tühjendatud olekus on nii positiivse kui ka negatiivse elektroodi põhikomponent pliisulfaat. Üheelemendilise pliiaku nimipinge on 2,0 V, tühjenemispinge on 1,5 V ja laadimispinge 2,4 V. Rakendustes ühendatakse sageli 6 üheelemendilist pliiaku järjestikku, moodustades nimipingega 12 V, aga ka 24 V, 36 V, 48 V jne pliiaku.
Nikkel-kaadmiumaku (sageli lühendatult NiCd, hääldatakse "nye-cad") on populaarne akutüüp. Aku kasutab elektri tootmiseks kemikaalidena nikkelhüdroksiidi (NiOH) ja kaadmiummetalli (Cd). Kuigi selle jõudlus on parem kui pliiakudel, sisaldavad need raskmetalle ja saastavad pärast äraviskamist keskkonda.
Nikkel-kaadmiumaku saab laadida ja tühjendada üle 500 korra, see on ökonoomne ja vastupidav. Selle sisetakistus on väike, mitte ainult väike sisetakistus, vaid see võimaldab kiiret laadimist, vaid annab ka koormusele suure voolu ja pinge muutus tühjenemisel on väga väike, mistõttu on see ideaalne alalisvoolutoiteallikas. Võrreldes teist tüüpi akudega taluvad nikkel-kaadmiumakud ülelaadimist ja ületühjenemist.
Nikkel-metallhüdriidpatareid koosnevad vesinikioonidest ja niklist, nende energiavaru on 30% suurem kui nikkel-kaadmiumakudel, need on kergemad kui nikkel-kaadmiumakud, neil on pikem kasutusiga ja nad ei reosta keskkonda, kuid hind on palju kõrgem kui nikkel-kaadmiumakudel.
Liitiumaku on liitiummetalli või liitiumisulami klass negatiivse elektroodi materjalina, kus aku kasutab mittevesilahustuvat elektrolüüdilahust. Liitiumakud võib laias laastus jagada kahte kategooriasse: liitiummetallakud ja liitiumioonakud. Liitiumioonakud ei sisalda metallilist liitiumi ja on laetavad.
Liitiummetallakud on üldiselt patareid, mille positiivse elektroodi materjalina kasutatakse mangaandioksiidi, negatiivse elektroodi materjalina liitiummetalli või selle sulamit ning mis kasutavad mittevesilahuselisi elektrolüüdilahuseid. Liitiumaku materjali koostis on peamiselt: positiivse elektroodi materjal, negatiivse elektroodi materjal, diafragma ja elektrolüüt.
Katoodimaterjalide hulgas on kõige sagedamini kasutatavad materjalid liitiumkoobalt, liitiummangaan, liitiumraudfosfaat ja ternaarsed materjalid (nikkel-koobalt-mangaanpolümeerid). Positiivse elektroodi materjalil on suur osakaal (positiivse ja negatiivse elektroodi materjali massisuhe on 3:1 ~ 4:1), kuna positiivse elektroodi materjali jõudlus mõjutab otseselt liitiumioonaku jõudlust ja selle maksumus määrab otseselt aku maksumuse.
Negatiivsete elektroodide materjalide hulgas on praegused negatiivsete elektroodide materjalid peamiselt looduslik ja tehisgrafiit. Uuritavate anoodimaterjalide hulka kuuluvad nitriidid, PAS, tinapõhised oksiidid, tinasulamid, nanoanoodmaterjalid ja mõned muud metallidevahelised ühendid. Liitiumakude neljast peamisest komponendist ühena mängivad negatiivsete elektroodide materjalid olulist rolli aku mahtuvuse ja tsükli jõudluse parandamisel ning on liitiumakude tööstuse keskmes.
Kütuseelement on mittepõlemisprotsessi elektrokeemiline energiamuundamise seade. Vesiniku (muude kütuste) ja hapniku keemiline energia muundatakse pidevalt elektriks. Tööpõhimõte on selles, et H2 oksüdeerub anoodkatalüsaatori toimel H+ ja e- ioonideks, H+ jõuab prootonvahetusmembraani kaudu positiivsele elektroodile, reageerib O2-ga, moodustades katoodil vett, ja e- jõuab välise vooluringi kaudu katoodile ning pidev reaktsioon tekitab voolu. Kuigi kütuseelemendil on sõna "aku", ei ole see traditsioonilises mõttes energiasalvestusseade, vaid elektrienergia tootmise seade, mis on suurim erinevus kütuseelementide ja traditsiooniliste akude vahel.
Termilise löögi katsekamber: see kamber simuleerib kiireid temperatuurimuutusi, mida akud töötamise ajal kogeda võivad. Alt akudele äärmuslikud temperatuurimuutused, näiteks kiire üleminek kõrgelt madalale temperatuurile, saame hinnata nende jõudlust ja töökindlust temperatuurikõikumiste korral.
Ksenoonlampide vananemistesti kamber: see seade jäljendab päikesevalguse tingimusi, lastes akudel saada ksenoonlampidest tulevat intensiivset valguskiirgust. See simulatsioon aitab hinnata aku jõudluse halvenemist ja vastupidavust pikaajalisel valguse käes viibimisel.
UV-vananemistesti kamber: see kamber jäljendab ultraviolettkiirguse keskkonda. Patareide UV-valgusega kokkupuutumisega saame simuleerida nende jõudlust ja vastupidavust pikaajalise UV-kiirgusega kokkupuute tingimustes.
Nende testimisseadmete kombinatsiooni kasutamine võimaldab akude väsimus- ja eluea põhjalikku testimist. Oluline on märkida, et enne nende testide tegemist on ülioluline järgida asjakohaseid ohutusjuhiseid ja rangelt järgida testimisseadmete kasutusjuhiseid, et tagada täpsed ja ohutud testimisprotseduurid.
Postituse aeg: 12. september 2023
