+2

"Nabitých" 300 km za 10 minút? Ponorné chladenie batérií zásadne urýchli nabíjanie

Elektromobily sú na vzostupe a ich podiel na všetkých registráciách nových vozidiel sa v roku 2021 opäť zvýšil. Autá sú tichšie, jednoduchšie sa ovládajú, sú lacnejšie na údržbu a šetrnejšie k životnému prostrediu vďaka nulovým priamym emisiám. Jeden veľký otáznik však zostáva nezodpovedaný - čas nabíjania. 

Minimálne polhodinová povinná prestávka po prejdení 400 kilometrov je pre niektorých vodičov, ktorí jazdia pravidelne dlhé trasy s nabitým časovým harmonogramom jednoducho príliš dlhá. Najdostupnejším riešením tohto problému sa ukazuje nová generácia tepelného riadenia batérií. Rozhodujúcim faktorom budú špecializované chladiace kvapaliny, ktoré intenzívne vyvíja napr. LANXESS, popredná nemecká firma v oblasti špeciálnej chémie.

Už dnes dokážu rýchlonabíjačky nabíjať výkonom až 300 kW, pri ktorom by 10 desaťminútové nabíjanie vystačilo na prejdenie 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," vysvetľuje Raphael Schmitz, expert na batérie spoločnosti LANXESS. "Lepšie chladenie batérií je preto kľúčom k širšiemu používaniu elektrických vozidiel," dodáva Schmitz.

Väčšina výrobcov sa dnes 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 vsádza na 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, globálny vedúci oddelenia aplikačných technológií spoločnosti LANXESS. 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 špeciálnych chemických látkach:

• 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

Očakáva sa, že v budúcnosti nebude nabíjanie elektromobilu trvať zásadne 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.