Ποιος τύπος μπαταρίας χρησιμοποιείται στα υβριδικά αυτοκίνητα;

Ποιος τύπος μπαταρίας χρησιμοποιείται στα υβριδικά αυτοκίνητα σήμερα; Το διοξείδιο του κοβαλτίου, το υδρίδιο νικελίου-μετάλλου ή το ιόν λιθίου είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι.

Υδρίδιο νικελίου-μετάλλου

Αυτή η μπαταρία χρησιμοποιείται ευρέως σε υβριδικά αυτοκίνητα και κινητά τηλέφωνα. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε σε αεροδιαστημικές εφαρμογές, έχει μεγάλη διάρκεια ζωής και λογικές ειδικές δυνατότητες ενέργειας και ισχύος. Ενώ δεν είναι τόσο ανθεκτική όσο οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος, είναι ιδιαίτερα ανεκτική στην κατάχρηση. Ωστόσο, μια μπαταρία νικελίου-μετάλλου υδριδίου δεν αποτελεί άμεση αντικατάσταση μιας αλκαλικής μπαταρίας. Τα μειονεκτήματά της περιλαμβάνουν την υψηλή αυτοεκφόρτιση, τη θερμότητα και την περιορισμένη χωρητικότητα αποθήκευσης.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου και πολυμερούς που χρησιμοποιούνται στα υβριδικά οχήματα είναι σε μεγάλο βαθμό ασφαλείς. Μια διετής εγγύηση για την υβριδική μπαταρία Toyota θα καλύπτει όλα τα εξαρτήματα της μπαταρίας για 120 μήνες ή 150.000 μίλια, εκτός εάν τα έχετε καταχραστεί. Παρ' όλα αυτά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου και πολυμερούς έχουν παρόμοια διάρκεια ζωής και δεν είναι τόσο αξιόπιστες. Επιπλέον, μια μπαταρία λιθίου-μετάλλου υδριδίου είναι πολύ βαρύτερη από μια μπαταρία νικελίου-μετάλλου υδριδίου, επομένως δεν είναι τόσο ανθεκτικές όσο οι μπαταρίες Ni-MH.

Παρόλο που η μπαταρία νικελίου-μετάλλου υδριδίου είναι λιγότερο ισχυρή από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, είναι επίσης μικρότερη και ελαφρύτερη από την αντίστοιχη μπαταρία ιόντων λιθίου. Το μέγεθος και το βάρος μιας μπαταρίας αποτελούν σημαντικό μειονέκτημα, γι' αυτό και η διπολική έκδοση είναι μια καλύτερη επιλογή. Τα διπολικά στοιχεία μπαταρίας επιτρέπουν επίσης την τοποθέτηση 1,4 φορές περισσότερων στοιχείων στον ίδιο χώρο.

Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο είναι η ταχύτητα φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ταχύτερες και μπορούν να αντεπεξέλθουν σε ξαφνικές απαιτήσεις ισχύος, ενώ οι μπαταρίες NiMH έχουν μεγαλύτερο χρόνο φόρτισης. Ωστόσο, και οι δύο τύποι μπαταριών εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως σε υβριδικά αυτοκίνητα και plug-in υβριδικά. Μια μπαταρία νικελίου-μετάλλου υδριδίου είναι συνήθως καλύτερη επιλογή για υβριδικά αυτοκίνητα, εκτός εάν είναι εξοπλισμένες με υβριδικό σύστημα μετάδοσης κίνησης.

Τα τελευταία χρόνια, πολλοί κατασκευαστές υβριδικών οχημάτων έχουν στραφεί σε μπαταρίες ιόντων λιθίου. Ανακτούν αυτό το υλικό ως πολύτιμη πρώτη ύλη για τους νέους κινητήρες υβριδικών αυτοκινήτων τους. Εν τω μεταξύ, ο κατασκευαστής της μπαταρίας NiMH έχει αρχίσει να προμηθεύει την αυτοκινητοβιομηχανία με σπάνιες γαίες. Αυτό την καθιστά την πρώτη που ανακυκλώνει μπαταρίες νικελίου-μετάλλου υδριδίου. Ωστόσο, απέχουν ακόμη πολύ από τον τελικό στόχο της βιομηχανίας μπαταριών για ανακύκλωση μπαταριών κατά 100%.

Μια μπαταρία νικελίου-μετάλλου-υδριδίου είναι επίσης πιο φιλική προς το περιβάλλον από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Η ενεργειακή πυκνότητα μιας μπαταρίας NiMH είναι περίπου 40% χαμηλότερη από αυτή μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου. Μια μεγάλη μπαταρία σε ένα υβριδικό όχημα μπορεί να βοηθήσει με το βάρος και την ισχύ, αλλά μια μπαταρία που είναι πολύ βαριά θα προσθέσει βάρος. Στο μέλλον, άλλοι τύποι μπαταριών μπορεί να είναι πιο δημοφιλείς στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Ορισμένες αυτοκινητοβιομηχανίες δεν παράγουν αρκετά υβριδικά. Ωστόσο, η ζήτηση για υβριδικά οχήματα αυξάνεται. Η μπαταρία αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της υβριδικής βιομηχανίας και η Toyota προσπαθεί να αυξήσει τις πωλήσεις υβριδικών οχημάτων της. Η τελευταία επένδυση της εταιρείας θα οδηγήσει σε προμήθεια μπαταριών 200 γιγαβατωρών. Ποια είναι, λοιπόν, η καλύτερη μπαταρία για υβριδικά οχήματα;

Ιόν λιθίου

Η τεχνολογία πίσω από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου εξακολουθεί να εξελίσσεται, αλλά ορισμένα οφέλη είναι εμφανή. Το πρώτο όφελος είναι η αναλογία ενέργειας προς βάρος. Το χαμηλότερο βάρος μεταφράζεται επίσης σε καλύτερο χειρισμό, μεγαλύτερη αυτονομία και χειρισμό σε στροφές. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απέχουν ακόμη μερικά χρόνια από το να γίνουν το κύριο προϊόν, αλλά αποδεικνύουν την αξία τους σε εφαρμογές υβριδικών αυτοκινήτων. Ακολουθούν ορισμένοι λόγοι για την αυξανόμενη δημοτικότητά τους.

Μια μπαταρία ιόντων λιθίου τροφοδοτεί τους ηλεκτροκινητήρες. Είναι ελαφρύτερη από την μπαταρία μολύβδου-οξέος και διαρκεί περισσότερο. Η νέα τεχνολογία υπόσχεται ακόμη καλύτερη απόδοση. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου διατίθενται επίσης σε υβριδικά μοντέλα αυτοκινήτων, συμπεριλαμβανομένου του νέου Honda CR-V. Αποτελούν ουσιαστικό μέρος των υβριδικών αυτοκινήτων και των ηλεκτρικών οχημάτων.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας μπαταριών ιόντων λιθίου είναι η γρήγορη επαναφορτιζόμενη ισχύς τους. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να επαναφορτιστούν σε λίγες ώρες, κάτι που είναι ιδιαίτερα ελκυστικό για τους οδηγούς που ενδιαφέρονται για το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα. Αυτές οι μπαταρίες είναι ελαφριές, ανακυκλώσιμες και μπορούν να διαρκέσουν έως και 72 χιλιόμετρα μόνο με ηλεκτρική ενέργεια. Έχουν επίσης το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι είναι ταχύτερες από τα τυπικά υβριδικά.

Όσον αφορά την ασφάλεια, τα υβριδικά οχήματα προσφέρουν την ίδια ασφάλεια με τα αντίστοιχα βενζινοκίνητα οχήματα. Σε αντίθεση με τα αντίστοιχα βενζινοκίνητα οχήματα, τα υβριδικά δεν αποτελούν σημαντική ανησυχία για τους διασώστες ή τους επιβάτες σε περίπτωση σύγκρουσης. Ένα μεταλλικό περίβλημα τα προστατεύει και έχει υψηλό επίπεδο μόνωσης. Η Toyota τοποθετεί τις μπαταρίες κοντά στον πίσω άξονα για να διασφαλίσει ότι είναι πλήρως προστατευμένες σε περίπτωση σύγκρουσης. Τα υβριδικά καλύπτουν επίσης τα καλώδια των μπαταριών τους με την έντονη πορτοκαλί επένδυση.

Ενώ η τεχνολογία πίσω από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου εξακολουθεί να εξελίσσεται, έχει τη δυνατότητα να γίνει ζωτικό μέρος του μέλλοντος της παραγωγής ενέργειας. Η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος (EPA) ενέκρινε πρόσφατα μια επιχορήγηση ύψους 1,5 δισεκατομμυρίου λιρών για να βοηθήσει στην ανάπτυξη της βιομηχανίας ιόντων λιθίου στις ΗΠΑ. Η νέα στρατηγική της Ευρωπαϊκής Επιτροπής για τις πρώτες ύλες λιθίου στοχεύει στην αύξηση της προσφοράς λιθίου στην Ευρώπη κατά 18 φορές έως το 2030 και στη μείωση της εξάρτησης από τρίτες χώρες.

Ενώ τα υβριδικά οχήματα μπορούν να εξοικονομήσουν καύσιμα, μπορούν επίσης να μειώσουν τις εκπομπές άνθρακα. Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος που χρησιμοποιούνται στα υβριδικά αυτοκίνητα έχουν το υψηλότερο επίπεδο εκπομπών και είναι οι πιο ακριβές. Αυτά τα τοξικά υλικά είναι επίσης βαριά και επιβραδύνουν την απόδοση των υβριδικών αυτοκινήτων. Για να ελαχιστοποιήσουν αυτό το πρόβλημα, οι κατασκευαστές αντικαθιστούν τώρα τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος με μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου. Υπάρχουν επίσης διαφορές στην απόδοση μεταξύ των υβριδικών μπαταριών μολύβδου-οξέος και λιθίου-ιόντων.

Ενώ οι μπαταρίες κοβαλτίου και ιόντων λιθίου γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς, έχουν προκύψει ανησυχίες σχετικά με τη βιωσιμότητα του εφοδιασμού τους. Οι υψηλές γεωπολιτικές συγκεντρώσεις κοβαλτίου και λιθίου και η ταχεία αναβάθμιση της αλυσίδας εφοδιασμού έχουν οδηγήσει σε ερωτήματα σχετικά με το πώς τα υλικά μπορούν να παραχθούν βιώσιμα. Αλλά αυτό είναι αναμενόμενο με την ταχεία ανάπτυξη της αγοράς EV. Προς το παρόν, αυτές οι τεχνολογίες παρέχουν άφθονη ενέργεια για υβριδικά οχήματα.