Kendaraan Listrik - kebutuhan baterai
Sejak dahulu kala, manusia telah menciptakan mesin yang lebih baru untuk meningkatkan kenyamanan hidupnya dan memiliki lebih banyak produktivitas di pabrik. Kendaraan listrik lahir sekitar periode pertengahan abad ke-19 dan kendaraan Listrik modern/Kendaraan Listrik Hibrida dikembangkan pada akhir abad ke-20. Kendaraan listrik ini dinilai lebih nyaman dan mudah dioperasikan dibandingkan dengan kendaraan bermesin ICE. Tapi sekarang yang terakhir telah menciptakan masalah lingkungan. Dalam upaya hari ini untuk menjaga lingkungan kita dan memiliki lebih banyak cara untuk menggunakan sumber energi yang berkelanjutan dan terbarukan, industri mobil memiliki peran paling penting untuk dilakukan.
Industri ini adalah yang paling mencemari dalam hal emisi knalpot dari produk mereka. Industri baterai juga memiliki peran penting. Baterai semakin banyak digunakan untuk aplikasi seperti kendaraan listrik (Electric vehicle), sumber energi terbarukan (RES) seperti energi matahari dan angin. Penggerak listrik melalui baterai membantu mengurangi tingkat polusi di atmosfer serta biaya operasi. Selain itu, juga mengurangi ketergantungan pada minyak mentah. Penggerak kendaraan listrik adalah topik yang paling banyak dibicarakan saat ini.
Semua produsen mobil memiliki desain kendaraan listrik dan baterai kendaraan listrik (EVB) mereka sendiri. Meskipun baterai timbal-asam adalah EVB yang paling banyak digunakan hingga saat ini, baterai Li-ion sekarang telah mengambil alih peran utama. Tetapi mengingat biaya awal dan aspek keamanan, baterai timbal-asam tidak dapat diturunkan sepenuhnya sampai biaya paket baterai kendaraan Li-ion Electric turun ke tingkat yang terjangkau dan aspek keselamatan ditingkatkan lebih lanjut.
Semua produsen mobil memiliki desain kendaraan listrik dan baterai kendaraan listrik (EVB) mereka sendiri. Meskipun baterai timbal-asam adalah EVB yang paling banyak digunakan hingga saat ini, baterai Li-ion sekarang telah mengambil alih peran utama. Tetapi mengingat biaya awal dan aspek keamanan, baterai timbal-asam tidak dapat diturunkan sepenuhnya sampai biaya paket baterai kendaraan Li-ion Electric turun ke tingkat yang terjangkau dan aspek keselamatan ditingkatkan lebih lanjut.
Sekitar tahun 2010, jumlah EV di jalan mencapai jauh kurang dari 20.000 di dunia. Namun, pada tahun 2019, jumlahnya meningkat lebih dari 400 kali dan mendekati tujuh juta.
Hampir 80% dari masalah kualitas udara terkait dengan emisi mobil. Di negara-negara industri Barat dan Jepang, telah ditetapkan bahwa dua pertiga dari CO, sepertiga dari nitrogen oksida, dan hampir setengah dari hidrokarbon disebabkan oleh emisi yang disebutkan di atas. Jika demikian halnya dengan negara-negara industri, tidak lebih baik di negara-negara berkembang di mana kontrol lingkungan tidak ditegakkan secara ketat.
Kendaraan ICE yang tidak efisien berkontribusi signifikan terhadap polusi udara meskipun kepadatan lalu lintasnya ramping. Selain alasan di atas, emisi kendaraan menghasilkan “gas rumah kaca” (GRK) dalam jumlah besar, yaitu CO2. Rata-rata, sebuah mobil akan menghasilkan hampir empat kali berat CO2. Emisi kendaraan masing-masing bertanggung jawab atas 20, 24, dan 26 persen dari semua emisi CO2 di Inggris, Amerika Serikat, dan Australia. Semua alasan ini dan krisis minyak tahun 1960-an dan 1970-an dan 1973 dan 1979 adalah alasan sebenarnya di balik pengembangan kendaraan Listrik dan baterai kendaraan Listrik yang sesuai.
Kendaraan Listrik - nol emisi
Kendaraan listrik menggunakan satu atau lebih motor listrik yang ditenagai oleh baterai saja untuk keperluan traksi (kendaraan Listrik Murni) tanpa mesin pembakaran internal (ICE) apa pun. Oleh karena itu tidak memiliki emisi pipa ekor dan dikenal sebagai kendaraan tanpa emisi (ZEEV). Kendaraan listrik hybrid (HEV) memiliki dua sumber daya, satu dengan kandungan energi tinggi (bahan bakar fosil) dan yang lainnya adalah baterai tingkat debit tinggi.
Topik kendaraan listrik dan variannya sangat luas dan akan dibahas secara rinci secara terpisah. Cukup sampai di sini untuk mengetahui definisi singkat kendaraan Listrik dan HEV.
Komponen Kendaraan Listrik Murni
I. Penyimpanan Energi Listrik (Baterai)
II. Modul kontrol elektronik (ECM)
AKU AKU AKU. Sistem manajemen baterai (BMS)
IV. Kereta penggerak listrik
Setiap mobil listrik memiliki indikator jangkauan, dan jangkauan ditampilkan secara mencolok di dashboard. Di beberapa kendaraan Listrik, lampu mulai berkedip ketika jarak sekitar 25 km tersisa.
Komponen Kendaraan Listrik Hibrida Konvensional
I. Penyimpanan Energi Listrik (Baterai)
II. Penyimpanan Energi Kimia (Tangki Bahan Bakar)
AKU AKU AKU. Kereta penggerak listrik
IV. Kereta Api Pembakaran
Pengantar baterai untuk kendaraan listrik
Karakteristik yang diperlukan dari baterai Kendaraan Listrik
Ada beberapa karakteristik yang diperlukan dari baterai kendaraan listrik, tetapi berikut ini adalah yang paling penting dan memberikan penilaian kelayakan baterai yang cukup akurat.
sebuah. Biaya pembelian awal paket baterai (biaya per kWh, termasuk semua perlengkapan)
B. Energi spesifik, yang merupakan indikator ukuran baterai (Wh/kg)
C. Daya spesifik, yang merupakan indikator akselerasi dan kemampuan mendaki bukit (W/kg)
D. Biaya operasional (biaya/km/penumpang)
e. Siklus hidup yang panjang dengan karakteristik bebas perawatan
F. Isi ulang cepat (80% dalam 10 menit)
G. Kemampuan untuk menyerap arus tinggi selama pengereman regeneratif.
H. Keamanan, keandalan, dan kemudahan daur ulang.
Kendaraan listrik & kendaraan listrik Hibrida
Pada kendaraan Listrik murni, daya dipasok oleh baterai pada mode kontinu. Kapasitas energi baterai dirancang sedemikian rupa sehingga dapat memasok peringkat debit kontinu ini untuk rentang total kendaraan listrik yang dirancang. Biasanya aki kendaraan listrik tidak boleh dikosongkan melebihi 80% dari kapasitasnya, sehingga state of charge (SOC) nya tidak akan turun di bawah 20 sampai 25%.
Rentang baterai kendaraan listrik
Ini untuk melindungi baterai dari pengosongan berlebih dan untuk menghindari kesulitan yang dihadapi jika baterai habis dayanya. Selain itu, baterai juga harus dapat menerima masukan energi dari sistem pengereman regeneratif. Jika baterai terisi penuh, energi pengereman regeneratif tidak dapat diterima oleh baterai.
Tren saat ini dalam laju pelepasan kontinu yang disebutkan di atas adalah satu kali peringkat kapasitas. Misalnya, jika peringkat kapasitasnya adalah 300 Ah, laju pelepasannya adalah 300 ampere. Biasanya baterai kendaraan listrik akan mengalami pengosongan penuh sekali dalam sehari. Tentu saja, ia akan menerima energi balik dari pengereman regeneratif seperti saat diterapkan.
Persentase rata-rata energi regeneratif adalah sekitar 15%. Angka ini bisa naik hingga lebih dari 40% dalam beberapa kasus. Daya regeneratif tidak melebihi 40 kW. Nilai tertingginya adalah pada perlambatan tertentu.
Saat ini, produsen baterai kendaraan listrik mengklaim siklus hidup sekitar 1000 to> 10.000 siklus.
Baterai mobil listrik secara nominal membutuhkan baterai 36 hingga 40 kWh (kapasitas energi yang dapat digunakan) untuk jarak tempuh 300 hingga 320 km. Tetapi sebagian besar pembuat OEM menentukan lebih dari nilai ini, biasanya 40 hingga 60 persen lebih tinggi. Ini akan mengimbangi penurunan masa pakai karena bersepeda sehingga bahkan setelah masa pakai baterai yang dijamin, ada margin kapasitas yang aman untuk pengoperasian normal EV. Baterai 96-kWh dalam EV memiliki kapasitas yang dapat digunakan sebesar 86,5 kWh.
Meskipun sel Li-ion saat ini dengan mudah mengirimkan energi spesifik 170 Wh/kg, energi spesifik paket turun sebesar 35%. Akibatnya, energi spesifik keseluruhan berkurang menjadi 120 Wh/kg. Pada tahun 2019, persentase paket komponen non-sel telah turun menjadi sekitar 28% dari sekitar 35%. Tetapi inovasi teknologi seperti teknologi cell-to-pack (menghilangkan agen tengah, modul) dapat lebih meningkatkan energi spesifik baterai EV masa depan. Karakteristik daya spesifik baterai EV saat ini sangat memuaskan dan karenanya para insinyur dan ilmuwan R&D menargetkan energi spesifik yang lebih tinggi.
Kereta penggerak listrik di kendaraan listrik
Motor traksi menggerakkan semua kendaraan listrik. Tetapi ada pengontrol untuk memanipulasi kinerja motor listrik. Ada dua jenis motor listrik yaitu motor AC dan DC. Yang terakhir ini lebih mudah dikendalikan dan juga lebih murah; kelemahannya adalah bobotnya yang lebih berat dan volume yang lebih besar. Kemajuan pesat dalam elektronika daya telah menambahkan motor AC yang sangat efisien dengan jangkauan operasional yang lebih luas, tetapi dengan biaya yang lebih tinggi. Di EV, input energi ke motor dikendalikan oleh sirkuit elektronik yang sangat rumit yang disebut modul kontrol elektronik (ECM). Operator EV memberikan input melalui pedal akselerator.
Sistem manajemen baterai (BMS) di kendaraan listrik
Mirip dengan modul kontrol elektronik yang disebutkan di atas, ada juga sistem kontrol untuk baterai, yang disebut sistem manajemen baterai (BMS), yang mengontrol kinerja baterai EV. BMS mungkin juga memiliki elektronik terpisah yang dipasang pada tingkat sel atau modul yang memantau suhu dan tegangan sel, sering disebut sebagai papan pemantau suhu tegangan (VTM).
Selain itu, akan ada sistem manajemen termal, yang dapat berkisar dari solusi pasif seperti menggunakan enklosur sebagai pendingin termal hingga sistem berpendingin cairan atau udara yang dikelola secara aktif yang memaksa udara dingin (atau dipanaskan) atau cair melalui baterai. Sakelar untuk menghidupkan dan mematikan aliran arus dan kabel juga merupakan bagian dari sistem. Semua sistem yang berbeda ini harus digabungkan menjadi satu solusi sistem agar baterai berfungsi dengan aman dan memenuhi harapan masa pakai dan kinerjanya.
Sejarah Listrik, Baterai, dan Kendaraan Listrik
Listrik dan Baterai
Mengapa kita harus membahas sejarah baterai listrik dan kendaraan listrik? Ada pepatah lama: “mereka yang tidak bisa mengingat masa lalu dikutuk untuk mengulanginya”. Oleh karena itu penting untuk memiliki pemahaman dasar tentang bagaimana teknologi berkembang. Ini akan memainkan peran penting dalam memahami jalur masa depan dan apa pemangku kepentingan utama dalam membuatnya benar-benar sukses. Seperti yang dinyatakan oleh John Warner dalam bukunya tentang baterai Li-ion, “Pameran Dunia saat itu memberikan representasi yang baik dari kecepatan inovasi teknologi dan perubahan di dunia secara umum” [1. John Warner, The Handbook of Lithium-Ion Battery Pack Design, Elsevier, 2015, halaman 14].
Orang dapat memahami bahwa pameran dunia memberikan gambaran pada masa itu tentang status berbagai teknologi. Perkembangan teknologi baterai dimungkinkan hanya karena ketersediaan, perluasan, dan pertumbuhan tenaga listrik serta jaringan tenaga listrik pada masa itu. Di sini kita harus memahami bahwa hanya karena “persediaan” listrik maka “permintaan” untuk baterai (penyimpanan energi) diciptakan. Jika tidak, penyimpanan energi mungkin tidak muncul sama sekali.
Pengembangan baterai untuk kendaraan listrik
Pembaca umumnya menganggap baterai sebagai salah satu penemuan baru-baru ini; mereka kebanyakan tahu tentang sel Leclanché dan sel timbal-asam; namun, ada bukti bahwa baterai digunakan sekitar 250 SM. Pada tahun 1930-an, seorang arkeolog Jerman sedang bekerja di sebuah lokasi konstruksi di Baghdad dan menemukan sesuatu yang secara harfiah menulis ulang sejarah baterai. Apa yang dia temukan selama penggalian tampak seperti sel galvanik yang mampu menghasilkan sekitar 1-2 V listrik.
Sampai pertengahan 1700-an sedikit kemajuan yang dibuat pada pengembangan baterai. Pada tahun 1745-1746 dua penemu, dalam jalur paralel tetapi terpisah, menemukan apa yang dikenal sebagai toples “Leyden” untuk menyimpan listrik. Kemudian Ahli Elektrokimia seperti Benjamin Franklin, Galvani, Volta, Ampere, Faraday, Daniel, dan Gaston Planté, untuk menyebutkan beberapa penemu, muncul di cakrawala Listrik dan Elektrokimia. Tabel berikut menggambarkan secara kronologis perkembangan baterai.
Sejarah Perkembangan Baterai yang Menarik
Tabel 1 –
| Sekitar 250 SM | Bagdad atau Baterai Parthia (Baghdad) | Orang Mesir mungkin menggunakan baterai untuk menyepuh listrik perak pada perhiasan yang bagus |
|---|---|---|
| JALAN PANJANG | DAN KECIL KEMAJUAN | |
| 1600 | Gilbert (Inggris) | Pembentukan studi elektrokimia |
| Oktober 1745 | Kliest, Fisikawan Jerman | Leyden Jar |
| 1745-1746 | Ilmuwan Belanda Pieter van Musschenbroek dari Universitas Leyden, | Leyden Jar |
| Pertengahan 1700-an | Benyamin Franklin | Istilah "baterai" diciptakan |
| 1786 | Luigi Galvani (1737-1798) | Fondasi untuk penemuan baterai primer diletakkan ("Listrik Hewan") |
| 1796 | Alessandra Volta (1745-1827) | Ditemukan bahwa cakram logam yang berbeda ("tumpukan volta") ketika ditumpuk secara bergantian dengan pemisah papan pasta basah (jenuh dengan air garam) yang disisipkan di antara mereka, dapat memberikan arus listrik yang signifikan secara terus menerus |
| 1802 | Cruickshank (1792 - 1878) | Susun lembaran Cu dengan ukuran lembaran Zn yang sama besar dalam kotak tertutup. Air garam adalah elektrolitnya. |
| 1820 | SAYA Ampere (1755 - 1836) | Elektromagnetisme |
| 1832 & 1833 | Michael Faraday | hukum faraday |
| 1836 | JF Daniell | Cu dalam CuSO4 dan Zn dalam ZnSO4 |
| 1859 | Raymond Gaston Plantae (1834-1889) (Prancis) | Penemuan sel timbal-timbal dioksida |
| 1860 | Raymond Gaston Plantae (1834-1889) (Prancis) | Presentasi ke Akademi Prancis, Paris |
| 1866 [5] | Werner von Siemens dari insinyur listrik Jerman | Pengembangan dinamo elektromekanis |
| 1873 | Zenobe Gramme, seorang Ilmuwan Belgia | Penemuan generator listrik magneto dan motor DC pertama |
| 1866 Geroge-Lionel Leclanche | Geroge-Lionel Leclanche (Prancis) (1839 - 1882) | Penemuan sel Leclanche |
| 1881 | Camille A Faure (Prancis) 1840 - 1898) | Menempelkan kisi-kisi prospek |
| 1881 | Sellon | Sellon Paduan timbal dengan antimon |
| 1880-an- | -- | Produksi komersial dimulai di beberapa negara seperti Prancis, Inggris, Amerika Serikat & Uni Soviet |
| 1881 - 1882 | Gladstone dan Suku | Teori sulfat ganda untuk reaksi sel asam timbal |
| 1888 | Gasner (AS) | Penyelesaian sel kering |
| 1890-an- | -- | Kendaraan jalan listrik |
| 1899 | Jungner (Swedia) (1869-1924) | Penemuan sel nikel-kadmium |
| 1900 | Di AS dan Prancis | 1900 Penerangan rumah, pabrik & kereta api. |
| 1900 | a.Phillipart dengan cincin individu | Pelat sel timbal-asam berbentuk tabung |
| 1900 | b.Woodward | Pelat sel timbal-asam berbentuk tabung dengan tas berbentuk tabung |
| 1901 | TA Edison (AS) (1847-1931) | Penemuan pasangan nikel-besi |
| 1902 | Wade, London | Buku "Baterai Sekunder" |
| 1910 | Smith | Tabung karet berlubang (Exide Ironclad |
| 1912 100 EV | Di Amerika Serikat | Pabrikan membuat 6000 mobil penumpang listrik dan 4000 mobil komersial |
| 1919 | G.Shimadzu (Jepang) | Ball mill untuk pembuatan oksida timbal |
| 1920 | -- | Penggunaan lignin di pelat negatif sel timbal-asam. |
| 1920 dan seterusnya | Di seluruh dunia | Aplikasi yang lebih baru seperti catu daya darurat, AC kereta api, dan sejumlah layanan lain di kapal, pesawat terbang, bus, dan truk |
| 1938 | AE Lange | Prinsip siklus oksigen |
| 1943- 1952 | Levin & Thompson; Jeannin, Neumann & Gottesmann; Teknik Biro Gautrat | Konstruksi kadmium nikel tersegel |
| 1950 | Gorge Wood Vinal | Pesan di Baterai Utama |
| 1955 | Gorge Wood Vinal | Pesan tentang Baterai Penyimpanan (Edisi ke-4) |
| 1965 | John Devit dari Gates Corporation | Proposal Proyek pada Asam Timbal yang disegel baterai |
| 1967 | Pengerjaan baterai Ni-MH dimulai di Batelle-Geneva Research Center setelah penemuan teknologi pada tahun 1967 | |
| 1969 | Ruetschi dan Ockerman | Proses rekombinasi dalam sel timbal-asam yang disegel |
| Pertengahan 1970 | - | Pengembangan VR LAB |
| 1971 | Produk Energi Gates | Sel-D, diperkenalkan oleh Gate Energy Products (Denver, CO, USA |
| 1973 | Adam Heller | Mengusulkan sel primer lithium tionil klorida |
| 1975 | Donald H.McClelland dan John Devitt | Baterai timbal-asam komersial yang disegel berdasarkan prinsip siklus oksigen |
| 1979 - 1980 | JB Cukup Baik dan Rekan Kerja | Bahan elektroda positif yang bereaksi dengan litium pada potensial di atas sekitar 3V, jika sudah mengandung litium, dan litium ini dapat diekstraksi secara elektrokimia. |
| 1980-an- | -- | Paduan hidrida baru ditemukan pada 1980-an |
| 1986 | Stanford Ovshinsky | Baterai Ni-MH dipatenkan oleh Ovonics. |
| 1989 - 1990 | -- | Komersialisasi logam nikel baterai hidrida |
| 1991 | Yoshio Nishi | sel ion li |
| 1992 | Yoshio Nishi (Sony Corporation) | Sebuah EV dengan baterai lithium-ion dipamerkan di Tokyo Motor Show ke-30 pada tahun 1995. |
| 1996 | Cukup baik, Akshaya Padhi dan rekan kerja | Bahan katoda besi fosfat Li yang diusulkan |
| 1992 | KV Kordesch (Kanada) | Mengkomersialkan sel alkaline mangan-dioksida (RAM) yang dapat diisi ulang |
| 1993 | -- | OBC melakukan demonstrasi EV pertama di dunia dengan Nickel-metal baterai hidrida pada tahun 1993. |
| 1997 | M.Shiomi dan rekan kerja, Penyimpanan Jepang Battery Co., Ltd., Jepang | Penambahan jumlah karbon yang meningkat pada HEV negatif atau aplikasi sistem tenaga fotovoltaik. |
| 1999* | -- | Komersialisasi Li-ion Sel polimer |
| 2002 - 2003 D. Stone, E. | MJ Kellaway, P. Jennings, Crowe, A. Cooper | Beberapa tab VRLAB |
| 2002 | Y. Ogata | Paduan timbal grid positif baru dengan penambahan Ba Pb–Ca–Sn dengan Ba |
| 2004 -2006 | Lam & rekan kerja, Teknologi Energi CSIRO, Australia | Baterai Ultra untuk HEV |
| 2006 | SM Tabaatabaai & Rekan Kerja | Bahan kisi yang terbentuk dari lembaran retikulasi tiga dimensi yang terbuat dari senyawa busa organik. Konduktivitas listrik yang diberikan ke jaringan busa dengan menggunakan pelapisan tembaga |
| 2006 | Changsong Dai & Rekan Kerja | Kisi-kisi busa tembaga berlapis timah untuk pelat negatif |
| 2008 | EALABC, The Furukawa Battery Co., Ltd, Jepang, CSIRO Energy Technology, Australia dan Provector Ltd., Inggris | Baterai Ultra (144V, 6.7Ah) untuk HEV diuji jalan sejauh 100.000 mil. Performa melebihi baterai Ni-MH |
| 2011 | Laboratorium Nasional Argonne | Bahan katoda nikel-mangan-kobalt (NMC) |
| 2013 | N.Takami dkk. | Lithium titanium oksida anoda |
| 2018 | N. Takami dkk | Anoda TiNb2O7 |
| 2020 | BloombergNEF | Biaya paket LIB turun menjadi US$ 176/kWh = 127 cell cost + 49 pack cost) |
Sejarah kendaraan listrik yang luar biasa!!
Sejarah EV tersebar dalam periode yang panjang dari awal abad ke-19.
Tabel berikut memberikan detail peristiwa yang menyebabkan EV saat ini
Meja 2
| Penemu | Negara | Periode | rincian | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Anyos Istvan Jedlik | Fisikawan Hungaria | 1828 | Model mobil listrik pertama |
| 2 | Thomas Davenport | Seorang penemu Amerika | 1834 | Motor listrik pertama yang sukses secara komersial |
| 3 | Sibrandus Stratingh dan Christopher Becker | profesor belanda | 1834-1835 | 1835, Uap roda tiga pada tahun 1834 1835 Sepeda roda tiga listrik yang dilengkapi dengan salah satu baterai pertama |
| 4 | Robert Davidson | Penemu Skotlandia | 1837-1840 | Membuat baterainya sendiri pada tahun 1837 dan membuat motor listrik berukuran sedang yang pertama. |
| 5 | Gustave Trouvé | 1881 | Memperbaiki motor listrik kecil yang dikembangkan oleh Siemens dengan akumulator Starley. Dia memasang mesin ini pada sepeda roda tiga Inggris, jadi dia baru saja menemukan EV pertama dalam sejarah. | |
| 6 | William Morrison | Amerika Serikat | 1892 | Mengembangkan kereta enam orang, empat tenaga kuda yang dapat mencapai kecepatan maksimum sekitar 14 mil/jam |
| 7 | Henry Ford | Detroit | 1893 | Pada tahun 1893, berhasil menguji mesin bensin [https://www .history.com/topics/inventions/model-t]. |
| 8 | Henry G Morris dan Pedro G Salom | Philadelphia | 1894 | Electrobat menawarkan bisnis yang menguntungkan, dibandingkan dengan taksi yang dikendarai kuda karena waktu henti yang lebih rendah dan lebih banyak perjalanan |
| 9 | laboratorium lonceng, | Amerika Serikat | 1945 | Menemukan thyristor yang dengan cepat menggantikan tabung vakum |
| 10 | William Shockley | laboratorium lonceng, | 1950 | Penyearah terkontrol silikon (SCR) atau thyristor |
| 11 | Moll dan insinyur Power lainnya | Listrik Umum | 1956 | SCR oleh William Shockley |
| 12 | Motor Umum (GM) | Motor Umum (GM) | 1966 | mobil listrik |
Fakta menarik tentang kendaraan listrik!!
| No Srl | rincian |
|---|---|
| 1 | Di Amerika Serikat balapan mobil listrik menarik banyak peminat sejak tahun 1897. Pada tahun itu, Pope Manufacturing Company telah membuat sekitar 500 EV. |
| 2 | Tiga dekade pertama abad ke-20 (1910-1930) adalah periode terbaik untuk EV. Selama periode ini kendaraan listrik bersaing dengan kendaraan bensin Dengan jalan tak beraspal di kota-kota AS saat itu, jarak tempuh yang kecil sama sekali tidak menjadi masalah. Tapi, di Eropa, karena jalan beraspal meningkatkan perjalanan jarak jauh, masyarakat menginginkan mobil jarak jauh, yang siap ditawarkan oleh kendaraan ICE. |
| 3 | Kota-kota besar AS mulai menikmati manfaat listrik pada tahun 1910-an. Jarak mengemudi yang kecil menguntungkan bagi EV pada masa itu. EV memiliki penerimaan pasar yang mudah dengan pemilik armada untuk taksi dan van pengiriman. |
| 4 | Tiga peristiwa penting dalam sejarah kendaraan ICE memberi dorongan pada perkembangan pesat mereka dan secara bersamaan, menempatkan paku terakhir di peti mati EV. sebuah. Pengenalan Model T "biaya rendah, volume tinggi" Henry Ford pada tahun 1908. [https://en .wikipedia.org/wiki/Ford_Model_T] B. Charles Kettering menemukan starter mobil listrik pada tahun 1912. C. Sistem jalan raya AS mulai menghubungkan kota-kota Amerika |
| 5 | Kepedulian lingkungan tahun 1960-an dan 1970-an memberikan dorongan yang luar biasa untuk R & D bekerja pada EVBs. Jangkauan dan performa masih menjadi kendala yang harus diatasi |
| 6 | Lagi-lagi krisis minyak tahun 1973 dan 1979 masih memberikan dorongan yang lebih besar bagi perkembangan EVB. |
| 7 | Populasi besar kendaraan ICE menciptakan masalah kualitas udara dengan melanggar standar kualitas udara. Hal ini terutama terjadi di kota-kota maju di dunia. Hal ini mendorong Negara Bagian California, AS, pada awal 1990 untuk mengadopsi Clean Air Act untuk mempromosikan EV. |
| 8 | Clean Air Act awalnya mengamanatkan bahwa 2% dari semua kendaraan ringan baru yang dijual di negara bagian akan menjadi ZEV pada tahun 1998 (30.000 EV), 5% pada tahun 2001 (75.000) naik menjadi 10% pada tahun 2003 (1.50.000). Selain itu, di negara bagian yang tidak mengikuti program California, produsen mobil harus mengurangi emisi NOx dan total hidrokarbon masing-masing sebesar 60% dan 39%, antara tahun 1994 dan 1996 di kendaraan tugas ringan. Pengurangan emisi 50% lebih lanjut diwajibkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) pada tahun 2003. |
| 9 | Pada tanggal 29 Maret 1996, mandat ZEV 1998 Dewan Sumber Daya Udara California (CARB) diperlunak sebagai akibat dari tekanan kuat dari produsen mobil dan pemasok minyak yang terkena dampak merugikan atau terlebih lagi, penilaian panel independen bahwa baterai canggih tidak dapat tersedia sampai tahun 2001 juga merupakan alasan lain. Sesuai dengan penilaian panel di atas, baterai yang ditingkatkan tersebut tersedia dengan biaya yang agak terjangkau baru-baru ini di tahun 2018 (Harga paket US$176/kWh = biaya 127 sel + biaya paket 49). Profesional baterai memperkirakan biaya EVB akan turun menjadi <100 USD /kWh pada tahun 2025 dan USD 62/kWh pada tahun 2030 (dengan ekstrapolasi) |
| 10 | Konsorsium Baterai Lanjutan Amerika Serikat (USABC): Pemerintah Federal AS dan tiga produsen mobil utama AS (Chrysler, Ford, dan General Motors) memutuskan untuk mengumpulkan sumber daya mereka (sekitar US$262 juta) ke dalam penelitian baterai selama periode 3 tahun. Pabrikan ini, bersama dengan organisasi lain seperti Institut Penelitian Tenaga Listrik (EPRI) telah membentuk Konsorsium Baterai Lanjutan Amerika Serikat (USABC) pada tahun 1991, di mana Pemerintah Amerika Serikat mendapatkan pendanaan yang sama. |
| 11 | USABC merumuskan dua set tujuan untuk baterai EV (Tabel 3) yang dimaksudkan untuk mengembangkan paket baterai sementara untuk fase pertama (1994-95) dan target jangka panjang sehingga kinerja EV akan kompetitif dengan kendaraan mesin IC. |
| 12 | Konsorsium Baterai Asam Timbal Tingkat Lanjut (ALABC): ALABC [5. RF Nelson, The Battery Man, Mei 1993, hlm. 46-53] didirikan pada Maret 1992 untuk mengelola Rencana Penelitian 4 tahun dengan dana US $ 19,3 juta (kira-kira Rs.48 crores) untuk pengembangan -Baterai timbal-asam EV yang akan melayani pangsa pasar EV yang signifikan dalam jangka pendek hingga menengah. ALABC dikelola oleh International Lead Zinc Research Organization (ILZRO) dan merupakan organisasi kemitraan di antara empat belas produsen timah terbesar, dua belas produsen baterai, utilitas listrik, produsen motor, produsen pengisi daya dan kopling, pemasok power-train, produsen pengontrol/elektronik, dan organisasi perdagangan EV. |
| 13 | Sejak tahun 1991, Perjanjian Litbang Koperasi diselesaikan antara Kantor Teknologi Kendaraan (VTO) Departemen Energi (DOE) Konsorsium Baterai Lanjutan Amerika Serikat (USABC). |
| 14 | Ukuran pasar baterai Li-ion tahunan dapat meningkat dari 25 Miliar $ (2019) menjadi 116 Miliar $ (2030). |
| 15 | Biaya paket baterai turun dari 1100 $/kWh menjadi 156 pada 2019 dan diproyeksikan menjadi 62 $/kWh pada 2030. (BloombergNEF) |
Teknologi Baterai Nickel Metal Hydride untuk kendaraan listrik
Penemuan sistem baterai Ni-MH merupakan turunan dari baterai Ni-Cd dan Ni-H2. Cd dalam sistem Ni-Cd dianggap sebagai bahan berbahaya. Keuntungan terkait dari sistem baru adalah energi spesifik yang lebih tinggi, tekanan yang lebih rendah yang dibutuhkan dan biaya sel Ni-MH. Pekerjaan ini didukung oleh dua pembuat mobil Jerman selama 20 tahun
Reaksi elektrokimia yang menghasilkan energi:
Ada banyak kesamaan antara sel Ni-Cd dan Ni-MH, kecuali untuk elektroda negatif. Seperti dalam kasus sel Ni-Cd, selama pelepasan, bahan aktif positif (PAM), nikel oksihidroksida, direduksi menjadi nikel hidroksida. (Dengan demikian, elektroda positif berperilaku sebagai katoda):
NiOOH + H 2 O +e – Debit↔Muatan Ni(OH) 2 + OH – E° = 0,52 Volt
Bahan aktif negatif (NAM), bereaksi seperti yang diberikan di bawah ini: (Dengan demikian elektroda negatif berperilaku sebagai anoda):
MH + OH – Debit↔Muatan M + H 2 O + e – E° = -0,83 Volt
Artinya, desorpsi hidrogen terjadi selama pelepasan.
Reaksi total selama pelepasan adalah
NiOOH + H 2 O + e – Debit↔Muatan Ni(OH) 2 + OH
MH + OH – Debit↔Muatan M + H 2 O + e –
Debit NiOOH + MH↔Muatan Ni(OH) 2 + M E° = 1,35 Volt
Tolong ingat itu
Tegangan sel = V Positif – V Negatif
Oleh karena itu 0,52 – (-0,83) = 1,35 V
Di sini perlu dicatat bahwa molekul air yang ditunjukkan dalam reaksi setengah sel tidak muncul dalam reaksi sel keseluruhan atau total. Hal ini disebabkan elektrolit (larutan kalium hidroksida berair) tidak berpartisipasi dalam reaksi penghasil energi dan hanya ada untuk tujuan konduktivitas. Juga, perhatikan bahwa larutan berair asam sulfat yang digunakan sebagai elektrolit dalam sel timbal-asam sebenarnya berpartisipasi dalam reaksi seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Pelepasan PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 Muatan 2PbSO 4 + 2H 2 O
Ini adalah perbedaan penting antara sel timbal-asam dan sel basa. Proses sebaliknya terjadi selama reaksi pengisian.
Sel nikel-logam hidrida yang disegel menggunakan reaksi rekombinasi oksigen yang serupa dengan yang terjadi pada sel asam timbal yang diatur katup (VRLA), sehingga mencegah peningkatan tekanan internal yang tidak diinginkan yang dihasilkan dari pembangkitan gas menjelang akhir biaya dan khususnya selama overcharge.
Selama pengisian, PAM mencapai muatan penuh sebelum NAM dan elektroda positif mulai menghasilkan oksigen.
4OH – → 2H 2 O + O 2 + 4e –
Gas yang berkembang dari reaksi di atas bergerak melalui matriks berpori pemisah ke NAM dibantu oleh kekurangan konstruksi elektrolit dan dengan menggunakan pemisah yang sesuai.
Karena O2 bergabung dengan elektroda MH untuk menghasilkan air pada elektroda negatif, peningkatan tekanan di dalam baterai dicegah. Meski begitu, ada katup pengaman jika terjadi overcharge yang berkepanjangan atau charger yang tidak berfungsi.
4MH + O2 → 4M + 2H2O
Selain itu, secara desain, NAM tidak pernah diizinkan untuk terisi penuh, sehingga mencegah kemungkinan produksi hidrogen. Selain itu, sangat penting untuk mengikuti algoritme pengisian cerdas untuk membatasi generasi O2 di luar kemampuan efisiensi rekombinasi sel. Ini juga dicapai dengan kontrol yang cermat dari dua proporsi bahan aktif.
Pembaca dapat merujuk ke berikut ini untuk akun terperinci tentang baterai Ni-MH
sebuah. Bab tentang baterai Ni-MH oleh Michael Fetcenko dan John Koch di Buku Pegangan
B. Kaoru Nakajima dan Yoshio Nishi Bab 5 dalam: Sistem Penyimpanan Energi untuk Elektronik.
Teknologi baterai asam timbal dalam kendaraan listrik
Konsorsium Baterai Asam Timbal Tingkat Lanjut (ALABC) [7. JF Cole, J. Power Sources, 40, (1992) 1-15] didirikan pada Maret 1992 untuk mengelola Rencana Penelitian 4 tahun dengan dana US $ 19,3 juta (kira-kira Rs.48 crores) untuk pengembangan baterai timbal-asam EV berkinerja tinggi yang akan melayani pangsa pasar EV yang signifikan dalam jangka pendek hingga menengah.
ILZRO mengelola konsorsium ini dan merupakan organisasi kemitraan di antara empat belas produsen utama terbesar, dua belas produsen baterai, utilitas listrik, produsen motor, produsen pengisi daya dan kopling, pemasok power-train, produsen pengontrol/elektronik, dan organisasi perdagangan EV. Keanggotaan saat ini berjumlah 48 orang, berasal dari 13 negara. ALABC (sekarang CBI) memiliki lima tujuan penelitian dan pengembangan penting yang telah dimasukkan dalam Tabel 3. Baterai timbal-asam canggih mampu menyediakan kendaraan listrik dengan rentang perjalanan harian 90 mil atau lebih, waktu pengisian beberapa menit, dan masa pakai sekitar 3 tahun.
Keadaan teknologi ALABC pada tahun 1998 menunjukkan bahwa, dengan proyek-proyek yang sedang berjalan, baterai timbal-asam yang diatur katup dengan karakteristik kinerja 48 Wh/kg, 150W/kg, pengisian cepat 80% dalam 10 menit, dan siklus hidup 800 sesuai jadwal untuk pengembangan sebelum akhir tahun 1998. Pencapaian kinerja seperti itu akan mewakili kemajuan spektakuler oleh komunitas baterai timbal-asam selama tahun 1990-an dan menawarkan prospek mobil listrik dengan jangkauan per pengisian lebih dari 100 mil, dapat diulang beberapa kali dalam sehari dan lebih. 500 kali selama masa pakai baterai [https://batteryuniversity .com/learn/article/battery_developments]
Baterai lithium-ion di kendaraan listrik
Sejarah perkembangan baterai lithium-ion
Tabel 3:
| Pekerjaan Penelitian | Penemu / Penulis | Tahun | afiliasi | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Penemuan konduktivitas ionik yang tinggi dari fase padat NaAl11O17, yang disebut natrium -alumina, yang mengarah ke sistem baterai Na-S | Kummer dan rekan kerja | 1967 | laboratorium Ford Motor Co | Sejarah sel Li-ion dimulai |
| Sistem baterai Na-S | N. Weber dan JT Kummer | 1967 | laboratorium Ford Motor Co | Sistem suhu tinggi |
| FeS atau FeS2 dipelajari sebagai bahan katoda vs. logam Li | DR Vissers dkk. | 1974 | ANL | Setelah bereaksi dengan Li, bahan-bahan ini mengalami reaksi rekonstitusi, dengan hilangnya fase awal dan pembentukan yang baru |
| Anoda logam Li dan katoda titanium sulfida (TiS2) | Prof. Whittingham | 1976 | Universitas Binghamton, Binghamton, New York 13902, Amerika Serikat | Li membentuk dendrit pada permukaan logam saat bersepeda, menghasilkan korsleting. |
| Bahan awalnya mengandung lithium, dan secara elektrokimia menghapus lithium dari mereka, adalah pekerjaan pada Li1−xCoO2 pada tahun 1980. | Prof Goodenough dan rekan kerja | 1980 | Universitas Oxford, Inggris | Senyawa interkalasi Li |
| Bahan anoda khusus berdasarkan coke | Akira Yoshino | 1985 | Bahan anoda baru | |
| Bahan anoda di atas dikombinasikan dengan LixCoO2 | Akira Yoshino | 1986 | Asahi Kasei Corporation | sel ion li |
| Keamanan baterai Li-ion terbukti | Akira Yoshino | 1986 | Asahi Kasei Corporation | Keamanan anoda logam Li-ion vs. Li terbukti |
| Baterai Li-ion komersial pada tahun 1991. | 1991 | Sony Corporation | ||
| Dengan pengembangan lebih lanjut, baterai Li-ion dikomersialkan. | 1992 | Perusahaan patungan Asahi Kasei dan Toshiba. | ||
| Bahan katoda yang lebih baru Li manganat dan Li besi fosfat | Grup Goodenough | 1997 | Grup Goodenough | |
| Anoda grafit | 1990 |
Kimia sel Li-ion Lithium cobaltate (LCO)
Reaksi totalnya adalah
C 6 + LiCoO 2 Li x C 6 + Li 1-x CoO 2
Sel E = 3,8 – (0,1) = 3,7 V.
Sel Li-ion dari kimia LiFePO4
Reaksi total LiFePO 4 + 6C →LiC 6 + FePO 4
Sel E = 3,3 – (0,1) = 3,2 V
Era Kendaraan Listrik Modern
Baru pada tahun 1990-an para pembuat mobil besar mengerjakan solusi kendaraan hibrida dan listrik mulai membuahkan hasil. Sejalan dengan kemajuan ini, baterai lithium-ion komersial pertama diperkenalkan ke pasar pada tahun 1991 dan dengan cepat diadopsi. Dengan penyebaran elektronik pribadi yang cepat, baterai dengan kepadatan energi tinggi ini menjadi solusi penyimpanan energi pilihan untuk berbagai aplikasi dari elektronik portabel hingga kendaraan hibrida dan listrik.
Era modern kendaraan listrik dipicu oleh kekurangan minyak pada 1970-an.
Perkembangan HEV/Kendaraan Listrik modern
Tabel-4
| EV/HEV | kira-kira Tahun | Catatan |
|---|---|---|
| General Motors (GM) EV1. | 1996-1999 | EV 1 |
| Truk Hibrida Paralel” (PHT), | 1999 | |
| Sistem Hibrida 2-Mode | 2008 | |
| Sistem hybrid ringan tipe “Belt-Alternator-Starter” (BAS) | 2011 | 1. BAS pertama GM adalah sistem 36-V dengan baterai Ni-MH yang dikembangkan oleh Cobasys. 2. Generasi kedua (e-Assist) meningkatkan tegangan sistem menjadi 115 V dan diubah menjadi baterai berpendingin udara Li-ion 0,5 kWh yang dirancang oleh Hitachi Vehicle Energy Ltd |
| Teknologi Voltec GM | 2010 | Volt adalah "seri hybrid" yang menggabungkan ICE kecil dengan baterai lithium-ion 355-V dengan sel dari LG Chem dan paket yang dirancang oleh GM dan dua motor listrik. |
| Sistem Hibrida Toyota (THS) | 1997 | Baterai Ni-MH 288-V berpendingin udara dengan energi ~1,7 kWh |
| Semua SUV RAV4 listrik | 2006 | Baterai RAV4 EV generasi kedua, berdasarkan paket baterai Tesla Model-S memiliki baterai Li-ion 386-V dengan sekitar 52 kWh. |
| Honda Insight | 1999-2006 | sebuah “kendaraan hibrida berbahan bakar bensin dengan dua tempat duduk, bahan bakar paling hemat bahan bakar |
| Mitsubishi | 2009 | i-Miev |
| Mazda | 2000-2011 | pilihan hybrid pada Tribute mereka, Mazda3, dan Mazda6 |
| Hyundai | 2012 | hibrida Sonata, Tuscon, dan Elantra |
| Kia | 2000 | Optima hibrida |
| Subaru | 2007 | XV Crosstrek dan Stella Hibrida Plug-in. |
| Nissan | 2010 | Daun |
| Mengarungi | 2011 | 1. Focus EV menggunakan baterai Li-ion 23 kWh (LG Chem); 2. C-Max (2012) |
| BMW | 2013 | e-Tron, i-8, dan Hibrida Aktif |
| BYD Cina, Beijing Automotive Industry Corporation (BAIC), Geely, Shanghai Automotive Industry Corporation (SAIC) Chang'an, Chery, Dongfeng, First Auto Works (FAW), Brilliance Automotive, Foton, Tembok Besar, Lifan, dan banyak lainnya | Bagian akhir tahun 2000-an | . |
Hari ini, EV dan HEV jelas ada di sini untuk tinggal. Pada awal 2030-an, karena teknologi terus meningkat dan biaya baterai menjadi terjangkau dengan mudah, opsi untuk kendaraan listrik tanpa emisi (ZEV) akan mengambil alih semua opsi lain untuk pemilik kendaraan.
Harga baterai EV, yang berada di atas $1.100 per kilowatt-hour pada 2010, telah turun 87% menjadi $156/kWh pada 2019. Pada tahun 2023, harga rata-rata dapat mencapai hampir $100/kWh.
Tabel 5
[2. Global EV Outlook 2020 (IEA) halaman 155, https://webstore.iea.org/download/direct/3007]
Stok kendaraan listrik, Penjualan, Pangsa pasar, Ukuran baterai, Jangkauan, dll.
| Tahun | 2010 | 2017 | 2018 | 2019 | 2025 | 2030 | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Penjualan (juta) | 0.017 | 0.45 | 2.1 | ||||
| Penjualan (juta) | 7.2 | 47% di Tiongkok pada 2019 | |||||
| Ekspansi Saham | 60% | Telah meningkat rata-rata tahunan sebesar 60% pada periode 2014-19 | |||||
| bagian Cina | 47% | ||||||
| Penjualan mobil global | 2.6% | ||||||
| Saham Global | 1% | ||||||
| Peningkatan dalam % | 40% | Dua alasan untuk peningkatan: Model EV dengan baterai kWh lebih tinggi dan karenanya rentang yang lebih tinggi saat ini ditawarkan dan diharapkan Pangsa pasar BEV relatif terhadap PHEV meningkat. | |||||
| Ukuran Paket Baterai Rata-rata (kWh) | 37 | 44 | 20-30 kilowatt-jam (kWh) pada tahun 2012 | ||||
| Ukuran paket baterai (kWh) | 50- hingga 70 | 48 hingga 57 | 70 hingga 80 | Untuk PHEV kira-kira. 10-13 kWh pada tahun 2018 (50-65 km dari semua jarak mengemudi listrik) dan 10-20 kWh pada tahun 2030. Tahun 2019 -14% meningkat dari tahun 2018 | |||
| Rentang rata-rata (km) | 350 hingga 400 | ||||||
| Prakiraan Global | Pada 2019, perkiraan global = 3% pangsa pasar |
| Tahun | Meningkat atau menurun (%) | |
|---|---|---|
| Persentase Pertumbuhan | 2016 hingga 2019 | Peningkatan 6% |
| Persentase Pertumbuhan | 2016 hingga 2019 | 30% Penurunan |
Menurut IEA, Stated Policies Scenario ( SPC ) adalah situasi yang menggabungkan kebijakan Pemerintah yang ada; dan Skenario Pembangunan Berkelanjutan ( SDC ) sepenuhnya sesuai dengan tujuan kesepakatan iklim Paris. Yang terakhir termasuk target Kampanye EV30@30 (pangsa pasar 30% untuk EV semua mode, kecuali kendaraan roda dua pada tahun 2030).
Di SPC, stok EV dunia (semua mode, kecuali roda dua dan tiga), meningkat dari sekitar 8 juta (2019) menjadi 50 juta (2025) dan sangat mendekati 140 juta (2030, sekitar 7%). Sesuai dengan tingkat pertumbuhan rata-rata tahunan yang sangat dekat dengan 30%
Penjualan EV mencapai hampir 14 juta (2025, setara dengan 10% dari semua penjualan kendaraan jalan) dan 25 juta (2030, setara dengan 16% dari seluruh penjualan kendaraan jalan).
Di SDC, stok EV dunia mencapai hampir 80 juta kendaraan pada 2025 dan 245 juta kendaraan pada 2030 (tidak termasuk kendaraan roda dua/tiga.
Kampanye EV30@30 diluncurkan pada Menteri Energi Bersih Kedelapan tahun 2017. Negara-negara yang berpartisipasi adalah Kanada, Cina, Finlandia, Prancis, India, Jepang, Meksiko, Belanda, Norwegia, Swedia, dan Inggris.
| Tahun | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2025 | 2030 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ukuran pasar baterai Li-ion tahunan (Miliar $) | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 25 | 60 | 116 | |
| Biaya paket baterai ($/kWh) | 1100 | -- | -- | 650 | 577 | 373 | 288 | 214 | 176 | 156 | 100 | 62 |
Gambar 1.
Ukuran pasar baterai Lithium-ion tahunan global
https://www.greencarcongress.com/2019/12/20191204-bnef.html
Ukuran pasar penjualan LIB untuk kendaraan Listrik dapat mencapai sekitar 120 miliar USD pada tahun 2030.
Harga baterai, yang lebih tinggi dari USD 1.100/kWh pada tahun 2010 dan USD 288/kWh pada tahun 2016, turun menjadi USD 156/kWh tahun lalu (2019) dan setelah sekitar empat tahun, biaya rata-rata mungkin sangat mendekati USD 100/ kWh, seperti dilansir perusahaan riset pasar. Salah satu pembuat EV terkemuka menggunakan sel 18659 yang paling mudah tersedia untuk menurunkan biaya menjadi USD 250/kWh.
ANL merumuskan model perhitungan (BatPac) untuk menilai kinerja dan biaya produksi sel lithium-ion untuk EV. Dengan menggunakan jenis kimia sel tertentu dari baterai 80 kWh dan kapasitas produksi tahunan tertentu, harga baterai rata-rata diperkirakan berkisar antara 105 hingga 150 USD/kWh.
Contoh beberapa paket baterai EV
Konsumen EV mengharapkan garansi 8 tahun atau batas km tertentu pada baterai. Pabrikan EV terkemuka menawarkan garansi 8 tahun selain jarak tempuh tak terbatas.
Toshiba mengklaim baterainya akan mempertahankan 90% kWh bahkan setelah 5000 siklus setara dengan 14 tahun siklus pengisian ulang pada satu siklus per hari. Meskipun Toshiba berbicara tentang menjual baterai pada tahun 2021, ia tidak mengklaim biaya.
Laporan Baterai Tesla (http://doc.xueqiu.com/1493d8803372d3fd67cb5c51.pdf) (Hak Cipta: 2014 Total Battery Consulting, Inc.)
Paket Baterai EV (Hak Cipta: 2014 Total Battery Consulting, Inc.) (http://doc.xueqiu.com/1493d8803372d3fd67cb5c51.pdf)
Infrastruktur Pengisian EV Global
Sebagian besar pengisi daya EV ringan dimiliki oleh konsumen. China memiliki sekitar 80% dari pengisi daya publik dibandingkan dengan 47% dari stok EV tugas ringan global. Tahun lalu (2019) saja, peningkatan pengisi daya publik di Cina adalah 60% dari pengisi daya publik global dan negara ini memiliki 80% pengisi daya publik dunia dan 50% pengisi daya lambat yang dapat diakses publik.
Tabel 7
Infrastruktur pengisian EV global
[ Global EV Outlook 2020 (IEA) https:// webstore .iea.org/download/direct/3007 ].
Sebagian besar pengisi daya kendaraan tugas ringan listrik adalah pengisi daya pribadi.
| Pengisi daya tersedia (juta) | 7.3 | |||
|---|---|---|---|---|
| Pribadi | Publik | Pengisi Daya Cepat | Pengisi Daya Lambat | |
| 6,5 juta ~ 80% | 0,876 juta 12% (862.000) | 4% 263 000 | 8% 598 000 |
60% meningkat Dibandingkan 2018
Bus 2019
Tersedia Pengisi Daya – 184000 unit (meningkat 17% pada 2019 dibandingkan 2018 (157.000)
Infrastruktur pengisian daya truk Global Electric.
| Jenis Truk | Truk angkutan sedang (3,5 hingga 15 ton GVW) | Truk angkutan berat (>15 ton GVW) |
| Ukuran energi paket baterai | 70 - 300k Wh | 200 - 1000k Wh |
Skenario India: Infrastruktur pengisian EV dan EV
Stok EV India
Pangsa penjualan EV di semua mode di India mencapai hampir 30% pada 2030 dalam Skenario Kebijakan Baru, hampir sejalan dengan targetnya (Pemerintah India, 2018). Elektrifikasi kendaraan terutama di segmen roda dua dengan BEV terhitung empat dari sepuluh unit baru pada tahun 2030. EV juga menembus pasar LDV dan bus perkotaan, mencapai 14% dari semua mobil penumpang dan LCV, dan 11% dari semua penjualan bus.
Penyebaran EV di India didorong oleh tujuan pada tahun 2017 untuk transisi penuh ke kendaraan listrik pada tahun 2030. Pada tahun 2018, target 30% telah ditetapkan dan didukung oleh beberapa langkah kebijakan seperti standardisasi, pengadaan armada publik, dan insentif ekonomi yang ditargetkan, baik untuk serapan kendaraan maupun penerapan infrastruktur pengisian daya.
Dalam Skenario EV30@30, sebagai pelopor global dalam transisi ke mobilitas listrik, India mencapai pangsa penjualan EV di semua mode (kecuali roda dua/tiga) sebesar 29% pada tahun 2030 (54% termasuk roda dua/tiga). Pada tahun 2030, di India 72% kendaraan roda dua, 31% mobil, dan 24% bus adalah listrik. [ 8. Global EV Outlook 2020 (IEA) halaman 139, https://webstore.iea.org/download/direct/3007].
Di India, West Bengal Transport Corporation (WBTC) menambahkan 80 bus listrik dan pengisi daya melalui fase pertama dari kebijakan Pemerintah untuk mendorong penggunaan EV yang disebut Faster Adoption and Manufacturing of Hybrid & Electric Vehicles (FAME I). Beberapa bus sembilan meter memiliki paket baterai 125 kWh dan beberapa bus yang lebih panjang (12 meter) memiliki paket baterai 188 kWh.
Gambar 3.
Penjualan EV di India pada tahun 2030 [ Global EV Outlook 2020 (IEA) halaman 159, https: // webstore. iea.org/download/direct/3007]
Tahun lalu (2019), penjualan EV India adalah 0,750 juta unit dan total stok mencapai sekitar 7,59 juta unit. Tahun lalu kendaraan roda dua mengalami pertumbuhan 130% dari 2018.
https://www.autocarindia.com/car-news/ev-sales-in-india-cross-75-lakh-mark-infy2019-412542 diakses pada 6 Agustus 2020 ).
Dalam keadaan yang berlaku, pembuat 2-W belajar untuk mendukung diri mereka sendiri tanpa subsidi Pemerintah. Penurunan penjualan pada April tahun lalu (2019) disebabkan ketatnya ketentuan fase kedua (FAME II). Tidak ada EV yang dapat memenuhi kriteria baru. Apalagi, proses sertifikasi ulang yang memakan waktu sekitar 45 hari membuat penjualan tertunda.
Infrastruktur pengisian EV di India
Infrastruktur pengisian EV yang memadai (EVCI) telah menjadi kunci untuk penggunaan Kendaraan Listrik.
Terbukti bahwa ketersediaan jaringan yang kuat dari Electric Vehicles Supply Equipment (EVSE) di suatu negara tiga kali lebih efektif daripada memberikan potongan harga dan subsidi pada pembelian kendaraan listrik dari sudut pandang permintaan, baik infrastruktur pengisian umum maupun rumah. penting untuk mempromosikan EV. Secara global, infrastruktur pengisian daya publik telah tumbuh dengan CAGR yang luar biasa sebesar 84% dalam dekade terakhir dengan tingkat pertumbuhan lebih dari 100% YoY antara 2009-2012 dan 2013-2014 dengan rata-rata sekitar 180% pertumbuhan YoY antara 2010-2018.
Tren Pertumbuhan untuk infrastruktur pengisian EV di India
India adalah pasar mobilitas listrik yang sedang berkembang dan sebagai pasar otomotif terbesar keempat di dunia, kami secara bertahap menjadi wilayah fokus dalam mobilitas Listrik.
Masa depan pertumbuhan EVCI di India secara dominan positif dan mencapai tingkat pertumbuhan penetrasi EVCI global.
Gensol Mobility, yang memiliki dan mengoperasikan armada taksi listrik dalam kota, BluSmart, meningkatkan kehadirannya di wilayah ibu kota negara.
Gambar 5
Tren Pertumbuhan Infrastruktur Pengisian EV Publik India
Peralatan Pasokan Kendaraan Listrik Umum India ( EVSE ) lambat dan cepat
Pasca-Li-ion atau Beyond-Li-ion
Untuk menggandakan jangkauan, pembuat E-car mencari baterai tipe yang lebih baru. Sistem berikut sedang diselidiki:
sebuah. Baterai solid-state Li (http://www.usaspeaks.com/news/toyota-unveils-solid-state-battery-design-for-evs/)
B. Baterai Li-air (oksigen) [ 11. David L. Chandler | Kantor Berita MIT]
C. Baterai Na-ion
D. Baterai seng-udara [12. Jonathan Goldstein, Ian Brown dan Binyamin Koretz JPower Sources, 80 (1999) 171-179].
e. Baterai Licerion
Desain Paket Baterai EV
Jumlah sel dalam satu paket akan tergantung pada kimia sel Li-ion, yang pada gilirannya tergantung pada bahan katoda yang digunakan.
Ambil contoh, baterai 85 kWh yang terbuat dari sel jenis katoda nikel-kobalt-aluminium (NCA) dengan kapasitas masing-masing 3,25 Ah:
Asumsi:
Tegangan baterai = 350 V
Tegangan sel nominal = 3,6 V
Nilai Kapasitas Energi = 85 kWh
Kapasitas Energi Aktual = 80 kWh (~ 95% dari kapasitas terukur)
Kapasitas terukur = 3,25 Ah
Kapasitas aktual = 3,1 Ah (~ 95% dari kapasitas terukur)
Untuk paket 350-V dan menggunakan sel di atas, itu akan membutuhkan 350 V/3.6 V = 97,2 sel, untuk kesederhanaan membulatkannya menjadi 96 atau 98 sel.
Tetapi kapasitas energi dari 96 sel tunggal yang dirangkai menjadi 96* 3,6 V*3,25 Ah = 1123 Wh. Jadi, desain modul khusus ini adalah 1123 Wh.
Jadi, jumlah sel yang akan dihubungkan secara paralel = 85000Wh/1123 Wh = 75,7 @ 76.
Kita dapat menghubungkan 76 sel secara paralel dalam satu modul, yang kapasitasnya menjadi 76*3,25 Ah = 247 Ah.
Kita dapat dengan mudah membagi 96 sel menjadi 16 modul masing-masing 6 sel (atau 12 modul masing-masing 8 sel), yang semuanya seri.
Jadi, tegangan totalnya adalah 16*6 =96 *3,6 V =345,6 V @ 350 V.
ATAU
Tegangan totalnya adalah 12*8 =96 *3,6 V =345,6 V @ 350 V
Oleh karena itu, total nilai Wh dari satu modul adalah 247 Ah*6*3,6 V = 5335 Wh.
Oleh karena itu, total nilai Wh paket akan menjadi 247 Ah*6*3.6 V*16 = 85363 Wh @ 85 kWh
Oleh karena itu, total Wh aktual paket adalah 76*3.1 Ah = 236 Ah*350 V = 82600 Wh @ 82 kWh
Sekarang kapasitas energinya adalah 85 kWh. Jadi, jumlah sel dalam satu paket adalah
85000 Wh/3,6 V*3,25 Ah= 7265 sel (Bernilai)
85000 Wh/3.6 V*3.1 Ah= 7616 sel (Aktual)
Dengan cara yang sama, untuk mencapai paket 350-V menggunakan sel lithium iron phosphate (LFP) 3,25-V kita akan membutuhkan (350 V/3,25 V) 107,7 sel. Sekali lagi, untuk kesederhanaan, kami dapat memutuskan untuk menggunakan 108 atau 110 sel. Di sini kita dapat merancang 11 modul masing-masing 10 sel untuk 110 sel atau 18 modul 6 sel masing-masing untuk 108 sel.
Atau menggunakan sel 2.3-V LTO (Lithium Titanate) kita membutuhkan (350 V/2.3 V) 152 sel atau dibulatkan menjadi 160 sel untuk mencapai tegangan yang diinginkan.
70 kWh dan 90 kWh, 18650 sel NCA 3,4 Ah; berpendingin cairan.
Paket 90 kWh memiliki 7.616 sel; baterai memiliki berat 540 kg (1.200 lb = 540 kg);
Probabilitas kegagalan dalam konfigurasi paralel rendah dan karenanya kegagalan satu sel tidak akan mempengaruhi keseluruhan baterai.
Perhitungan daya dan kapasitas baterai
Ambil contoh sebelumnya dari paket baterai 85 kWh dengan tegangan 350 V. Biasanya untuk EV, debit laju 1C dipertimbangkan. Jadi, arusnya adalah 85000 Wh / 350 V = 243 Ah. Maka arusnya adalah 240 A. Daya = V * A = 350*240 = 84000 W = maksimum 84 kW. Tetapi BMS hanya mengizinkan 80% dari kekuatan ini sebagai maksimum.
Oleh karena itu daya aktual yang digunakan adalah 84*0,8= 67,2 kW. Seperti disebutkan sebelumnya, persentase rata-rata energi regeneratif adalah sekitar 15%. Angka ini bisa naik hingga lebih dari 40% dalam beberapa kasus. Daya regeneratif tidak melebihi 40 kW.
Tegangan baterai Lithium yang bersaing
Tabel 8
| Parameter kinerja | NCA | NMC | LMO | LFP | LTO | LCO |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tegangan Nominal sel (V) | 3.6 | 3.6 | 3.8 | 3.2 | 2.2 | 3.6 |
Energi spesifik dan efisiensi Energi
Dengan asumsi efisiensi 25%, bahan bakar fosil dapat menghasilkan 12000*0,25 = 3000 Wh/kg energi yang dapat digunakan. Dalam hal baterai, efisiensinya lebih tinggi sehingga 150*0,9 = 135 Wh/kg energi yang dapat digunakan dapat diperoleh dari baterai.
Rasio yang dapat digunakan = 3000/135 = 22,22 kali
Rasio langsung = 12000/150 = 80 kali
Daur ulang baterai Li-ion
[ 14. Bin Huang Zhefei Pan Xiangyu Su Liang An, J Power Sources, Volume 399, 30 September 2018, Halaman 274-286]
Dengan kebutuhan LIB yang terus meningkat, terutama dari segmen EV, sejumlah besar baterai lithium-ion akan kembali untuk didaur ulang atau digunakan kembali. Kurangnya pembuangan yang tepat dari baterai lithium-ion bekas mungkin mengakibatkan konsekuensi serius, seperti pencemaran lingkungan dan pemborosan sumber daya. Untuk mengatasi masalah ini, baik inovasi teknologi maupun peran serta pemerintah sangat diperlukan.
Pembaca yang tertarik dengan detail lebih lanjut dapat merujuk ke publikasi tentang topik ini.
Baterai masa pakai kedua (Menggunakan kembali baterai EV setelah masa pakai EV berakhir
Di bidang daur ulang, ada pertimbangan untuk menggunakan kembali baterai EV setelah baterai EV dibuang atau mendaur ulang bahan dari baterai ini.
Kendaraan Listrik datang ke India pada tahun 2020
Tahun 2020 tidak hanya akan melihat produsen melihat fokus pada mobil dan sepeda motor yang sesuai dengan BSVI, tetapi beberapa akan mengambil langkah ekstra untuk sepenuhnya meniadakan emisi karbon dan menjelajah ke platform EV. Berikut ini adalah beberapa EV yang telah dikonfirmasi untuk tahun ini dan beberapa akan segera diantisipasi tahun ini. Mereka:
Tata Nexon EV
G Motor India ZS EV
Audi e-Tron
Ford-Mahindra Aspire EV
Volkswagen ID 3
Jaguar I-Pace
Porsche Taycan 4S
Rincian yang tersedia ditabulasikan di bawah ini:
Tabel 9
Kendaraan listrik datang ke India pada tahun 2020
(http://overdrive.in/news-cars-auto/cars-coming-to-india-in-2020-electric-vehicles/)
| EV (Wh dikonsumsi/km) | Harga | Jenis baterai | kapasitas kWh | Kapasitas yang dapat digunakan | Motor | torsi | Percepatan | Kecepatan tertinggi | Rentang km | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tata Nexon EV (100 Wh/km) | Rp. 15 sampai 17 L | Li-ion | 30.2 | Motor AC magnet permanen | Roda depan 129PS dan 245 Nm | 0 hingga 100 km/jam dalam 9,9 detik | tidak | > 300 km dengan pengisian penuh | ||
| GM ZS EV (129 Wh/km) | Li-ion | 44.5 baterai berpendingin cairan | 143PS/350Nm motor penggerak roda depan | 345 | Pengisi daya di dalam pesawat. Pengisian penuh dalam 6 hingga 8 jam; Juga pengisi daya 50 kW harus disiapkan | |||||
| Audi e-tron (220 Wh/km) | Li-ion | 96 | 86.5 | Motor Belakang & Depan | 436 | |||||
| Ford-Mahindra Aspire EV | Rs 6 hingga 7 L | Li-ion | Motor Gandar Belakang | 300+ | ||||||
| Volkswagen ID 3 (136 Wh/km) (138 Wh/km) (140 Wh/km) | <30000 Euro | Li-ion | 45 (Versi dasar) | 330 (WLTP) | 290 km dalam 30 menit pengisian daya (100 kW DC) | |||||
| Rp. ~ 23,85 L sebelum pajak dan bea | Li-ion | 58 (Spesifikasi menengah) | 205PS dan 310Nm | 160 | 420 | |||||
| Li-ion | 77 (Spesifikasi teratas) | 550 | ||||||||
| Jaguar I-Pace (180 Wh/km) | Li-ion | 90 | 2 motor | 400PS dan torsi 696Nm | 0-100 km/jam dalam 4,8 s | 320 | >500 | 80% Ch 90 menit | ||
| Porsche Taycan 4S (195 Wh/km) | Li-ion | 79.4 | Motor Ganda 800 V | 435PS, 530PS pada peningkatan berlebih, dan 640 Nm. | 0 hingga 100 km/jam dalam 4 detik. | 250 | 407 | |||
| Li-ion | 93.4 | 463 |
