طراحی و اصول ساخت خودروهای الکتریکی

[mamadshumakher]

به نام ایزد منان.
طبق قول هایی که داده بودم (دوستان در جریان هستن) قرار شد تاپیکی ایجاد شود که بتوانیم درباره ی خودروهای الکتریکی بحث و تبادل نظر کنیم تا دانش تئوری و فنی خود را درباره ی تکنولوژی این وسیله ی پر کاربرد بالا ببریم.
قبل از هر چیز بهتره بیان کنم که هدف ما در این قسمت فقط بحث در مورد قوای محرکه ی خودروهای الکتریکی هست.یعنی هر انچه که باعث میشه یک خودروی الکتریکی حرکت کنه.پس مباحثی درباره ی طراحی بدنه ,طراحی شاسی,سیستم تعلیق,و ... در این تاپیک جایی ندارد.بعد از اینکه توانستیم اطلاعات کاملی درباره ی بخش های الکتریکی خودرو کسب کنیم بخش ای دیگر رو هم بررسی خواهیم کرد.البته به شرط همکاری دوستان و تمام نخبه های سایت.امیدواریم این تاپیک سر منشا حرکتی بزرگ باشد.
بحث را از یک سری اطلاعات اصلی و اجمالی شروع میکنیم تا برسی کنیم که بحث تخصصی را روی چه بخشی متمرکز کنیم.

اساس کار يک اتومبيل الکتريکي



قلب يک ماشين الکتريکي ترکيبي از اين سه تجهيز است:
موتور الکتريکي - کنترلر موتور - باتري ها


حال با توجه به شکل به عملکرد هر يک از اجزا مي پردازيم. کنترلر توان لازم را از باتري مي گيرد و آنرا به موتور مي رساند. پدال گاز در حقيقت يک پتانسيومتر (مقاومت متغيير) است که از طريق آن سيگنالي معادل مقدار توان لازم براي کنترلر ارسال مي شود و کنترلر از اين طرق مي فهمد که چه ميزان توان بايد به موتور برساند. وقتي که اتومبيل در حالت سکون قرار دارد کنترلر مي تواند توان موتور را به صفر برساند يا زمانيکه در حال شتاب گيري هستيد بيشترين توان را به موتور برساند. وقتي که کاپوت يک اتومبيل الکتريکي را بالا مي زنيد اولين چيزي که خود نمايي مي کند کنترلر است چيزي مانند آنچه در شکل زير مي بينيد

موتور اتومبيل الکتريکي يا برقي

پتانسيومتر ها چون به کنترلر فرمان مي دهند چه ميزان توان به موتور برسانند از نظر ايمني اتومبيل اهميت زيادي دارند فکر کنيد زمانيکه با اتومبيل خود از آرامي در محلي که کودکان رفت آمد مي کنند عبور مي کنيد چه اتفاقي مي افتد اگر ناگهان موتور اتومبيل شما دور بگيرد و با ناکهان شروع به شتاب گرفتن بکند. براي اين منظور از دو پتانسيومتر استفاده شده است که هر کدام به صورت مجزا سيگنال فرمان را به کنترلر صادر مي کنند و در صورتي که مقادير آنها با هم متفاوت باشد کنترل متوجه مي شود مشکلي براي پدال گاز يا همان پتانسيومتر پيش آمده است و اتومبيل از کار خواهد افتاد.
دو نوع پيشرانه براي اتومبيل ها الکتريکي مي تواند وجود داشته باشد که DC و AC در اتومبيل هاي الکتريکي DC فهم اصول کار کنترلر ساده است فرض کنيد اتومبيل الکتريکي DC ما داري 12 باتري 12 ولت است که به صورت سري به هم متصل شده اند بنابراين ولتاژ مجوعه باتري ها مي شود 144 ولت که اين ولتاژ به صورت کنترل شده به موتور مي رسد.

کنترلر DC در حقيقت يک کليد قطع و وصل بسيار سريع الکترونيکي است که با فرکانس بالا ولتاژ باتري را قطع و وصل مي کند و اصطلاحاً پالس مربعي با فرکانس متغيير توليد مي کند حال هر چه زمان هاي قطع بيشتر باشد متوسط ولتاژ خروجي کمتر خواهد بود و قدرت کمتري به موتور مي رسد و معکوس آن هم صادق است يعني با افزايش زمان هاي وصل مي توان قدرت بيشتري به موتور رساند. مثلاً اگر بخواهيد موتور در 25 درصد قدرت خود کار کند بايد در 25 درصد زمان کليد وصل باشد و 75 درصد از اين زمان کليد قطع باشد.
سرعت اين قطع و وصل ها بسيار بالاست چون باعث سر و صدا و لرزش موتور مي شود بنابراين فرکانس آنرا بالا مي برند تا از محدوده شنوايي انسان ها خارج شود. يک کنترلر معمولا در هر ثانيه 15000 بار برق باتري را قطع و وصل مي کند

در يک موتور AC کار کمي پيچيده تر است اما اساس کار مشابه است. در اتومبيل ها الکتريکي AC کنترلر ولتاژ DC را از باتري دريافت مي کند و آنرا به ولتاژ AC يا همان موج سينوسي تبديل مي کند. مرحله اول کار دقيقاً مانند اتومبيل هاي DC است يعني کنترلر ولتاژ DC را از باتري ها دريافت مي کند و با قطع و وصل سريع ولتاژ متوسط آنرا کنترل مي کند ولي کار ديگري که انجام مي دهد تغيير پلاريته است که براي فرکانس 60 هرتز اين کار 60 بار در ثانيه انجام مي شود. براي اين کار به 6 عدد ترانزيستور قدرت احتياج است در حاليکه در کنترل DC فقط به يک نيمه هادي نياز بود.

[mamadshumakher]

با توجه به مطالب بالا فکر میکنم ضروری هست که به بررسی باطری ها و انواع آن و طراحی باطریها برای استفاده در خودروی الکتریکی بپردازیم.

[BaAaroOoN]

سلام دوستان برعکس،من فکرمیکنم اینجانیاز هست اول موتور رو بررسی کنیم که قراره چه ساختاری داشته باشه.باتوجه به این ساختار،بقیه متدهارو بااون مچ کنیم....چون این موتور قراره تو یه لوپ تبدیل انرژی قرار بگیره و .....

[mamadshumakher]

یعنی اگه بلوک دیاگرام یک خودروی الکتریکی که به ترتیب اول باطری سپس کنترلر موتور سپس موتور باشه بر اساس موتور رو به عقب برگردیم؟
اینم فکر خوبی هست اما این فکر وقتی به درد میخوره که ما شناخت کافی روی انواع باطری و کنترلر داشته باشیم حالا با توجه به موتوری که میخوایم انتخاب کنیم باید بقیه اجزا بررسی بشه.اما اینجا چون هدف اولیه شناخت قطعات هست نه چیدمان انها برای راه اندازی سیستم من فکرم این بود که از باطری شروع کنیم.اما بازم بستگی به نظر شما دوستان داره.از موتور هم میشه شروع کرد.

[حسین متقی]

از باتریها شروع کنین - حجم - وزن - بازده - تعداد شارز - جنس - عمر - زمان شارژ - قیمت - دسترسی - ساختار - تئوریه کارکرد و......
بعد از اتمام بحث باتری موتور الکتریکی رو شروع کنین- انواع و جس و بازده و شتاب و منحنی گشتاور و ولتاژ و مفاهیم مختلف و دور موتورو و وزن و قیمت و دسترسی و مزایا و معایبش نسبت به موتورهای دیگه

بعد از موتور و باتری بحث کنترلر- که مهمترین قسمته رو شروع کنین مدار و ..
بعد هم تجهیزات مهم دیگه و کاربرد و شکلاونا مثل بحث خنک کاری که خیلی مهمه چون هر چه موتور-باتری-کنترل خنک تر کارکنن بازده بیشتری خواهند داشت رو شروع کنین

[mamadshumakher]

در این مقاله به شکل مختصر به بررسی و مقایسه بین انواع مختلف باتری پرداخته ایم !

باتری ها انواع گوناگونی دارند. باتری خشک، باتری نیکل کادمیوم (Ni-Cd)، باتری نیکل متال هایدرید (Ni-MH)، باتری لیتیوم (Li)، باتری اسیدی، سلول های الکترو شیمیایی و باتری خورشیدی از انواع باتری ها هستند. کاربرد باتری ها برای فعّال کردن مدار است (یعنی روشن کردن و به کار ا
فتادن مدار)؛ به طوری که تمام مدارهایی که با باتری کار می کنند، بدون باتری باید دور انداخته شوند (مثل ساعت، تلفن همراه و...).

نکته: منظور از شارژ باتری، پر شدن باتری و منظور از دشارژ باتری، خالی شدن باتری می باشد.

الف) باتری های خشک:
این نوع باتری ها قابل شارژ نیستند. یکی از پر کاربردترین نوع باتری ها هستند و انواع گوناگونی دارند. باتری های لکلانشه و بعضی از باتری های قلیایی از انواع باتری خشک محسوب می شوند. باتری قلمی معروف ترین نوع این باتری ها است که در اکثر وسایل الکترونیکی از قبیل ساعت دیواری، کنترل تلویزیون و... بکار می رود. باتری های خشک معمولاً برای مدارهایی که جریان کمی مصرف می کنند و ایده آل هستند.

قطب مثبت در باتری های خشک لکلانشه یک میله ی گرافیتی در مرکز باتری است و قطب منفی آن، لایه ی نازکی از فلز روی در اطراف باتری است که معمولاً زیر پوششی از پلاستیک و یک لایه ی حلبی قرار دارد و تا هنگامی که قطب منفی باتری (که همان فلز روی است)، خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید و وقتی که قطب منفی باتری کاملاً از بین رفت، باتری کار نمی کند.

نکته:با تعویض فلز روی در اطراف باتری، می توان باتری را دوباره استفاده کرد ولی معمولاً کسی این کار را انجام نمی دهد.

اگر جریان زیادی از باتری خشک کشیده شود، به سرعت دشارژ می شود و ولتاژ باتری شروع به کم شدن می کند در این صورت عمر مفید باتری کاهش می یابد.

نکته: علت این کاهش ولتاژ این است که در درون باتری و در اطراف کاتد (قطب مثبت) و آند (قطب منفی) گازهایی مانند هیدروژن (H2) و آمونیاک (NH3) تولید می شود که لایه ای عایق در داخل باتری ایجاد می کنند و مانع از عبور جریان می شوند.

نکته: یکی از معایب باتری های لکلانشه، تولید گازهایی در داخل باتری و وقوع واکنش های نا خواسته است.

در باتری های قلیایی هیچ واکنش نا خواسته ای در داخل باتری رخ نمی دهد به همین دلیل می توان از این باتری ها برای مدت بیشتری استفاده کرد.
قطب مثبت در این باتری ها مخلوطی از گرافیت (C) و اکسید منگنز (MnO2) است که در اطراف باتری و زیر پوششی یک لایه ی پلاستیکی و یک لایه ی حلبی قرار دارد و قطب منفی این نوع باتری یک میله ی برنجی در وسط باتری است که با خورده شدن آن باتری از کار می افتد.

نکته: در همه ی باتری ها، تا هنگامی که قطب منفی باتری خورده نشود، باتری کار می کند.

ب) باتری Ni-Cd (نیکل کادمیوم):
نوعی از باتری های قابل شارژ هستند که قیمت بالاتری نسبت به باتری های خشک دارند. این نوع باتری ها در شکل ها، اندازه ها و ولتاژ های گوناگونی ساخته می شوند. این نوع باتری ها در وسایلی کاربرد دارند که دائماً استفاده می شوند زیرا این باتری ها باید حداقل هفته ای یک بار شارژ کامل و دشارژ کامل شوند زیرا در غیر این صورت روزانه 1% از توان آنها کم می شود و در صورتی که این باتری ها برای چند روز در حالت شارژ بمانند، آسیب می بینند. نوع قلمی این باتری ولتاژ 1/25V تولید می کند.
جریان دهی باتری های نیکل کادمیوم را با میلی آمپر ساعت (mAh) مشخص می کنند و جریان دهی بیشتر باتری های نیکل کادمیوم بین 500mAh تا 1000mAh می باشد. آمپر ساعت به این معنا است که یک باتری در یک ساعت چقدر جریان می تواند به مدار بدهد؛ مثلاً اگر جریان دهی یک باتری 500mAh باشد، به این معناست که آن باتری می تواند در یک ساعت 500mA جریان به مدار بدهد و اگر در یک ساعت از این مقدار جریان بیشتری از باتری کشیده شود، در این صورت ولتاژ باتری رو به کاهش می گذارد و در یک ثانیه می توان جریان 500mAh÷60min=8/34mA از این باتری کشید که جریان بسیار کمی است ولی بعضی از باتری های نیکل کادمیوم بزرگ می توانند تا 14/4Ah جریان تولید کنند (در هر ثانیه 240mA).

پ) باتری نیکل متال هایدرید (Ni-MH):
این نوع باتری جریان دهی بیشتری نسبت به باتری نیکل کادمیوم دارد. مثلاً نوع قلمی باتری نیکل کادمیوم تا حدود 1200mAh جریان تولید می کند ولی نوع قلمی باتری Ni-MH تا حدود 4800mAh جریان تولید می کند!

هشدار خیلی مهم: کادمیوم یک فلز بسیار سمّی است.

هشدار: هرگز باتری های Ni-Cd و Ni-MH را اتصال کوتاه نکنید چون ممکن است آسیب ببینند (چون هنگام اتصال کوتاه کردن این باتری ها جریان بسیار زیادی از باتری کشیده می شود. عبور این جریان زیاد از باتری می تواند به باتری آسیب برساند و باعث گرم شدن باتری می شود).

ت) باتری لیتیوم (Li):
باتری لیتیوم در دو نوع قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. نوع غیر قابل شارژ این باتری که به آن باتری لیتیوم می گویند، عمر طولانی دارد و خیلی کم دشارژ می شود بنابراین از آن در ساعت مچی، باتری ماشین حساب و وسایل مشابه استفاده می کنند. باتری لیتیوم نمونه ای از باتری های قلیایی است. اگر بر روی یک باتری کلمه ی Li درج شده باشد به این معناست که آن باتری، باتری لیتیوم خشک (غیر قابل شارژ) می باشد.
به نوع قابل شارژ باتری لیتیوم، لیتیوم-آیون (Li-ion) می گویند. باتری Li-ion در تلفن های همراه، لپ تاپ ها و وسایل مشابه استفاده می شود چون این وسایل دائماً در حال استفاده هستند. این باتری ها بسیار حساس می باشند و با کوچکترین تغییرات ناگهانی ای مانند افزایش و یا کاهش
دما و یا کشیده شدن جریان بیش از حد، منفجر می شوند!!! (در بعضی از لپ تاپ ها این اتفاق رخ داده است!). تا هنگامی که صفحات داخلی این
نوع باتری خورده نشود، می توان این باتری را مورد استفاده قرار داد و آن را شارژ کرد.

ث) باتری های اسیدی:
همانطور که از نام این باتری ها پیداست، این باتری ها از صفحات فلزی و اکسید فلزی ساخته شده اند که این صفحات در محلولی از اسید ضعیف و آب قرار دارند. باتری اتومبیل و باتری موتور نمونه هایی از این باتری ها هستند. باتری های اسیدی قابل شارژ می باشند و می توان آنها را شارژ کرد. روش شارژ همه ی باتری های قابل شارژ از جمله باتری های اسیدی بعداً گفته خواهد شد.

باتری خودرو : باتری خودرو نوعی باتری سربی-اسیدی است که از صفحات نازک سرب و اکسید سرب IV تشکیل شده است که این صفحات با فاصله ی کمی از هم در داخل محلول رقیقی از اسید سولفوریک (H2SO4) قرار دارند و این مجموعه در درون محفظه ی پلاستیکی واقع شده است که به این محفظه ی پلاستیکی، سلول می گویند.

باتری اتومبیل از به هم بسته شدن 6 سلول به وجود می آید که هرکدام از این سلولها 2V برق تولید می کنند و در مجموع 12V برق توسط این سلولها تولید می شود. در هر سلول کاتد (قطب منفی باتری) فلز سرب است و آند (قطب مثبت باتری) سرب IV اکسید است. وقتی از باتری جریان کشیده می شود، کاتد شروع به خورده شدن توسط اسید می کند و به سولفات سرب که به صورت گرد سفید رنگی است، در اطراف الکترودها
(کاتد و آند) تجمع پیدا می کند تا هنگامی که این گرد سفید مانع از خورده شدن کاتد بشود، ولتاژ سلول شروع به کاهش می کند (با خورده شدن
کامل آند هم این اتفاق تکرار می شود) و در این صورت باید باتری را شارژ کرد به این صورت که یک ولتاژ خارجی در حد13V باید به باتری اعمال کرد تا

مجدداً آن گرد سفید رنگ به فلز سرب تبدیل شود و اسید سولفوریک دوباره تولید شود. عملیات شارژ و دشارژ هر سلول را می توان بارها تکرار
کرد.

نکته: همانطور که قبلاً هم گفته شد، همیشه تا کاتد باتری به طور کامل خورده نشود، از باتری می توان جریان کشید.

ج) سلول های الکترو شیمیایی:
در حالت کلی دو نوع سلول الکترو شیمیایی وجود دارد:
1) سلولهای گالوانی (ولتایی):
سلول های گالوانی به دو دسته تقسیم می شوند:
الف) سلول های گالوانی نوع اوّل: تمام باتری های خشک و سلول های سوختی (که در ادامه ی این مبحث آمده است) از جمله سلول های گالوانی نوع اوّل هستند زیرا با تمام شدن واکنش دهنده های آن (یعنی خورده شدن قطب منفی در باتری های خشک و تمام شدن گاز در سلول های سوختی) دیگر نمی توان از آنها استفاده کرد.
ب) سلول های گالوانی نوع دوم: مانند سلول های سوختی که در این سلول ها از واکنش دادن دو گاز در داخل محفظه ای بسته، می توان انرژی الکتریکی بدست آورد. این دو گاز می توانند اکسیژن و هیدروژن و یا گاز شهری (متان=CH4) باشد. کاربرد سلولهای سوختی در فضاپیماها و... می باشد.

نکته: باتری 9V نیز نوعی باتری است که به صورت قابل شارژ و غیر قابل شارژ وجود دارد. در شکل زیر یک باتری 9V را مشاهده می کنید:

) سلولهای الکترولیتی:
این سلول ها شامل دو الکترود کاتد و آند می باشد که در درون محلول الکترولیتی قرار دارند.

سؤال: محلول الکترولیت چیست؟ محلول الکترولیت از دو قسمت مجزا تشکیل شده است که این دو قسمت در درون دو ظرف پلاستیکی قرار دارند که در داخل هرکدام از این ظروف ترکیب آب، یک الکترود فلزی و همان فلز به صورت یون وجود دارد (وقتی یک فلز به صورت یون در می آید که با اسید واکنش بدهد)؛ وقتی که این دو الکترود را با یک پل نمکی به هم متصل کنیم، به شرط آنکه در درون هریک از یون های فلزی، یک قطعه فلز از همان فلزی که به صورت یون است قرار دهیم، در این صورت اگر وسیله ی الکتریکی مناسبی بین این دو قطعه فلز قرار دهیم، جریان از آن عبور می کند. تمام موارد بالا را در شکل زیر مشاهده می کنید:

نکته: پل نمکی از یک کاغذ صافی آغشته شده به KCL [پتاسیم کلرید] و... ساخته می شود که برای راحت جابجا شدن بارهای الکتریکی بین دو محلول الکترولیتی استفاده می شود.

نکته: کاربرد سلول های الکترولیتی چندان زیاد نیست ولی در سطوح بعدی روشی را خواهیم گفت که بتوان با این روش اسید فیبر مدار چاپی (که در سطح 5 معرفی شده است) را برای بارها مورد استفاده قرار داد و مس های حل شده در اسید را از اسید پس گرفت.

نکته: آب را به عناصر سازنده اش تجزیه کنید:
اگر دو الکترود را (مثلاً دو میله ی گرافیتی که این دو میله را می توانید از باتری قلمی بدست بیاورید) در یک ظرف آب قرار دهید، وقتی برق مستقیمی به الکترودها اعمال بشود که ولتاژ بالایی با جریان مناسب داشته باشد (از 20V به بالا)، در این صورت در اطراف الکترود منفی (میله ی

گرافیتی متصل شده به قطب منفی) هیدروژن با گرفتن الکترون به گاز تبدیل می شود و در اطراف الکترود مثبت اکسیژن با گرفتن پروتون به گاز
تبدیل می شود. باید این دو الکترود غیر فلزی و رسانا باشند چون وقتی برق مستقیم به این الکترودها اعمال شود، در این صورت در پیرامون ا

لکترودها محیط اسیدی و بازی به وجود می آید که باعث می شود الکترودها خورده شوند. پس از مدتی آب موجود در ظرف خاصیت قلیایی (بازی)
پیدا می کند.

نکته: سلول های الکترولیتی در یکی از گرایش های رشته ی شیمی به نام الکترو شیمی، بررسی می شوند که قصد وارد شدن بیش از حد به این شاخه را نداریم.

نکته: همه ی سلول های گالوانی برق مستقیم (DC=Direct Current) تولید می کنند.

چ) باتری های خورشیدی:
این نوع از باتری ها از عناصر نیمه هادی تشکیل شده اند به طوری که اگر نور به آنها بتابد، از خود برق تولید می کنند. باتری های خورشیدی گران هستند و هرچه جریان دهی این باتری ها بیشتر باشد (یعنی جریان بیشتری تولید کنند) در این صورت اندازه ی این باتری ها بزرگتر شده و قیمتش هم بیشتر می شود. یک باتری خورشیدی به ابعاد یک صفحه ی کتاب، حدود 50000 تومان و بیشتر می ارزد!
لازم به ذکر است که باتری های خورشیدی برق مستقیم تولید می کنند و این برق مستقیم با مدارات الکترونیکی که در سطوح بعدی آنها را معرفی می کنیم، به برق AC (=Alternate Current) تبدیل می شود.
به باتری های خورشیدی به عنوان یکی از منابع انرژی در آینده ی نزدیک نگاه می شود. این نوع از باتری ها را در ماشین حساب ها و... مشاهده می شوند. در شکل زیر یک باتری خورشیدی مشاهده می کنید:

[حسین متقی]

سعی کنین بحثهارو کاربردی و اجرایی و محصول گرا کنین
یعنی بیشتر به نکاتی بپردازین که مورد توجه کاربرد هست
اطلاعات هر چه به روزتر بهتر
کاربرد رو هم به خودروی الکتریکی محدود کنین
جدا کردن مس از اسید کاربرد مورد نظر ما نیست
ممنون

[mamadshumakher]

گرفتم.ولی خب پیش زمینه ای بود برای دوستانی که میخوان با ما همکاری کنند.
پس بهتره مستقیم بریم سر بحث باطریهای لیتیوم یون.
مسئله وزن
یکی از مهم‌ترین نکاتی که باید درنظر گرفت، سنگینی باتری‌ها است. در این زمینه شرکت سونی با استفاده از فناوری باتری‌های یون لیتیوم در دوربین‌های دیجیتال عکاسی، گام بلندی برداشته است. از آنجا که لیتیوم سبکترین فلز شناخته شده است، به‌سادگی می‌توان تفاوت وزنی باتری این فلز را با باتری سربی- اسیدی حدس زد. باتری‌های یون لیتیوم از سه ورقه نازک تشکیل شده‌اند: دو الکترود که یکی از جنس گرافیت و دیگری یک اکسید فلزی است، همراه با جداکننده‌ای که مانع تماس مستقیم الکترودها با یکدیگر و ایجاد اتصال کوتاه می‌شود. الکترولیت مورد استفاده در این باتری نیز نمک لیتیوم با فرمول LiPF6 ، محلول در حلالی آلی با ترکیبی از کربنات اتیلن و کربنات دی‌متیل است که خواص الکتروشیمیایی خاصی دارد.
این باتری، بالاترین کارایی را در میان انواع باتری‌های مشابه دارد که ترکیبی از ذخیره بالای انرژی، طول عمر زیاد و توان خوب شارژ و تخلیه است. به همین دلیل از سال 1991/ 1370 تاکنون بالاترین تقاضا را برای استفاده در تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها داشته است. علاوه بر این، این باتری اولین انتخاب صنعت حمل‌ونقل هم هست، البته توان لازم برای به حرکت درآوردن خودرو‌ها و شتاب دادن به آنها بدون انرژی حاصل از سوخت‌های فسیلی، مجموعه جدیدی از مسایل را برای محققان به همراه خواهد داشت.
در دو دهه گذشته فناوری باتری‌های یون لیتیوم پیشرفت‌های خوبی داشته است. میزان انرژی ذخیره شده در ابعاد ثابت، دوبرابر شده و محققان امیدوارند طی 10 سال آینده، این میزان باز هم سهبرابر افزایش یابد. از طرف دیگر فشردگی قطعات داخلی این باتری‌ها و گرمایی که هنگام شارژ و تخلیه باتری تولید خواهد شد، مشکل بالقوه‌ای است که باید حل شود. نفوذ ذرات فلزی از میان جداره جدا‌کننده هم که می‌تواند به اتصال کوتاه و آتش‌گرفتن باتری منجر شود، مسئله‌ای نیست که بشود به سادگی از آن گذشت.
علاوه بر اینها قیمت نهایی باتری هم باید مورد توجه قرار گیرد. باتری یک خودرو برقی با برد حداقل 220 کیلومتر و قیمت 25000 دلار / 25 میلیون تومان، برای هر کیلوواتساعت ظرفیت نباید بیش از 100 دلار/ 100هزار تومان هزینه داشته باشد، این با قیمت فعلی باتری‌های یون لیتیوم جور در نمی‌آید. تحقیقی انجام شده که نشان می‌دهد، سهم لیتیوم از قیمت باتری تنها 3 درصد است؛ بنابراین می‌توان راهکارهای متعدی برای بهبود تکنیک‌های ساخت و در نتیجه کاهش قیمت باتری اتخاذ کرد.
به نظر می‌رسد صنعت خودرو‌سازی با باتری‌های لیتیوم عجین‌ شده باشد. مارک وربروگ، مدیر تحقیقات مواد جنرال‌موتورز می‌گوید: «وسایل نقلیه تنها با باتری‌های لیتیوم کار خواهند کرد، به همین دلیل تولیدات اولیه بسیار‌گران‌قیمت خواهند بود و جلب اعتماد مشتریان بخش بسیار‌مهمی از این معادله را تشکیل خواهد داد».


باتریهای لیتیم ـ یون بالاترین چگالی انرژی را فراهم می سازند .تقریبا دو برابر انرژی قابل دسترسی از باتریهای نیکل ـ کادمیم . آنها به دشارژ کامل نیاز ندارند ، به دوره break-in نیاز ندارند و از مسئله حافظه باتری خبر ندارند . می توانید در هر زمانی یک باتری لیتیم ـ یون را بی آنکه روی کارآیی باتری اثر بگذارد شارژ کنید ، اما چون باتریهای لیتیم ـ یون معمولا دارای طول عمر شارژ/دشارژ ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه هستند اگر زود به زود و قبل از تخلیه ، این باتری را شارژ کنید طول عمر باتری را پایین می آورید . با آنکه بسیاری از سازندگان باتریهای لیتیم ـ یون طول عمر باتری را تا سه سال ذکر می کنند ، بعضی از مصرف کنندگان طول عمر تا ۱۸ ماه را گزارش کرده اند.

[حسین متقی]

باتري آينده اتومبيل؛ 800 كيلومتر با يكبار شارژ

خودروهاي الكتريك به خاطر مشكلات باتري هنوز فراگير نشده‌اند اما شركت IBM مي گويد باتري جديدش اين مشكل بزرگ صنعت حمل و نقل را حل خواهد كرد. آنها باتري جديدي را آزمايش كرده اند كه با يكبار شارژ امكان نورديدن مسافتي بيش از ۸۰۰ كيلومتر را به خودرو مي دهد.


باتري جديد Lithium Air نام دارد و هنگام كار اكسيژن را به درون ساختارهاي كربني وارد مي كند. در آنجا واكنشي با يون هاي ليتيوم انجام و الكتريسيته توليد مي شود. هنگام شارژ، ملكول هاي اكسيژن از باتري جدا شده و وارد هوا مي شوند، انگار كه باتري در حال تنفس است.


شركت IBM مي گويد باتري جديد وزن بسيار كمتري هم نسبت به مدل هاي به كار رفته در خودروهاي فعلي دارد. البته براي داشتن اين باتري روي اتومبيل ها نبايد آنقدرها عجله داشت چون اين شركت مي گويد فناوري اش هنوز در حال توسعه و تكميل است و اميدوار است بين سال هاي ۲۰۲۰ تا ۲۰۳۰ آن را وارد بازار كند.


همچنین در یک گزارش دیگر در روزنامه جام جم آمده است: در پروژه باتری 500 كه از 3 سال پيش توسط آی‌بی‌ام شروع شده قرار است باتری‌اي تولید شود كه توانمندی تولید انرژی لازم براي یك اتومبیل جهت طي مسافت 500 مایل (حدود 900 كيلومتر) را داشته باشد. نمونه اوليه اين باتري كه آبي‌ بزرگ ناميده مي‌شود بتازگي توليد شده و به نمايش درآمده و ويژگي‌ مهم آن اين كه در باتری لیتیوم هواي آی‌بی‌ام، اكسیژن با لیتیوم واكنش انجام داده و در نتیجه پراكسید لیتیوم و انرژی الكتریكی حاصل می‌شود. هنگامی‌كه باتری شارژ می‌شود، این روند معكوس شده و اكسیژن آزاد می‌شود . آی‌بی‌ام اعلام كرده كه اين باتري از هوا تنفس می‌كند و به اين ترتيب سرمايه‌گذاران تلاش كرده‌اند تا به باتري جديدشان هويتي زنده و سبز ببخشند. این باتری اكسیژن مورد نیاز فرآیند الكتروشیمیایی خود را از هوای اطراف دریافت می‌كند و مخزن اكسیژنی در درون خود ندارد. به همین دلیل وزن آن بسیار سبك است و از سويي ديگر اين باتري ميزان انرژي بسيار بالاتري نسبت به باتری‌های لیتیوم یون معمولي به ازاي واحد وزن خود توليد مي‌كند. حداكثر چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم هوا به حدود 12 كیلووات ساعت‌/‌ كیلوگرم می‌رسد، كه حدود 15 برابر بیشتر از باتري‌هاي لیتیوم یون بوده و مهم‌تر از آن قابل مقایسه با انرژی به دست آمده از بنزین است. چگالي انرژي كميتي است كه نشان مي‌دهد يك باتري به تناسب ميزان ذخيره انرژي الكتريكي خود، چقدر سنگين است.


باتری‌های لیتیوم یون وزن بسیار بالایی دارند و به نظر مي‌رسد تا كمتر از 10 سال آینده این باتری‌ها با نسل جدید باتري‌هاي لیتیوم هوا تعویض خواهند شد. با باتري‌هاي ليتيوم يون قديمي، اتومبيل‌ها در بهترين حالت ممكن فقط حدود يك‌پنجم مسافتي را طي مي‌كردند كه باتري‌هاي ليتيوم هوا ‌توانستند اتومبيلي را برانند.


باتری لیتیوم هوا ایده جدیدي نیست، از سال 1970 این ایده مطرح بوده، اما فناوری لازم و فراتر از آن، قابلیت‌های علم مواد در آن دوران توانایی ساخت چنین تركیبی را نداشته است. امروزه با پیشرفت‌های انجام ‌شده در نانوتكنولوژی و ساخت موادی مانند نانو لوله‌های كربنی و گرافن، شركت آی‌بی‌ام با كمك همكاران بین‌المللی خود توانسته این تركیب الكترو شیمیایی خاص را تولید كند.




منبع:نارنجی
این به درد میخوره-نیکل کادمیوم و لیتیوم یون دیگه داره قدیمی میشه
اونوقت ما تو پروژه های دانشجویی هنوز از باتری خشک استفاده میکنیم که رو موتورسیکلت میزارن!!!!

[حسین متقی]

لیتیوم یون:
مزایا:
1-تراکم انرژی بالا_ استعداد بالقوه برای ظرفیت های بالا
2-نیازی به شارژهای اولیه طولانی به مسابه آن چیزی که در باتری های نسل قبل دیده میشد نیست و تنها یک شارژ دوره ای و مداوم کفایت میکند.
3-احتمال بسیار کم دشارژ خودکار باتری ، در حدود نصف باتری های قدیمی نیکلی
4-نیازی به فاکتورهای نگهداری خاص ندارند_مانند دشارژهایی که برای داشتن طول عمر بالا در باتری های نسل قبل باید انجام میشد.

محدودیت ها:
1-نیاز مبرم به محافظ مدار باتری برای حفظ ولتاژ و امنیت باتری
2-محدودیت های جابجایی ! برای جابجایی این باتری ها در مقادیر زیاد نیاز به مجوز های خاص میباشد.
3-هزینه بالاتر برای شرکت ها ، در حدود 40 درصد بیشتر از باتری های نیکلی


منبع:موبایلستان