Bateri Berhenti Mula untuk Kenderaan Elektrik Hibrid
Gambaran Keseluruhan Kenderaan Hibrid Ringan dan Bateri Mula-Henti
Pasaran automotif, yang telah mengalami pertumbuhan jualan yang mampan, tiba-tiba menguncup selepas 2009. Pengeluaran kenderaan elektrik mula semakin menumpukan pada sektor "hijau" kenderaan elektrik hibrid dan kenderaan elektrik tulen. Memasang sistem henti mula menggunakan bateri Starter-Lighting-Ignition (SLI) konvensional memerlukan penerimaan cas dan ketumpatan tenaga yang sangat tinggi, sambil memberikan prestasi permulaan yang unggul berbanding bateri SLI standard. Pendekatan ini mengurangkan pelepasan CO₂, namun sistem sedemikian masih gagal memenuhi sasaran pelepasan kerajaan. Untuk mendekati tahap kos yang boleh diterima, lebih banyak fungsi sedang dipindahkan dari enjin ke bateri. Ini pada asasnya menuntut bateri yang mampu menyalurkan kuasa dan output tenaga yang lebih besar dengan pasti, sambil turut beroperasi pada kadar pengecasan/nyahcas yang tinggi dalam keadaan pengecasan separa kadar tinggi (HRPSoC). Bateri asid plumbum yang digunakan dalam keadaan sedemikian mempamerkan jangka hayat yang lebih pendek, memaksa pengeluar EV untuk menggunakan bateri nikel-logam hidrida (NiMH) dan litium-ion (Li-ion).
Untuk mengekalkan dan mengembangkan kedudukan pasaran bateri asid plumbum yang kukuh, bateri baharu dengan tenaga, kuasa dan jangka hayat yang dipertingkatkan diperlukan. Trend penggantian untuk bateri SLI terus berkembang, manakala kenderaan yang dilengkapi dengan sistem henti mula mendapat manfaat pengurangan pelepasan CO2 tambahan sebanyak 3%-8%. Kenderaan elektrik "Hibrid ringan" dan "hibrid penuh" mencapai pengurangan CO2 yang lebih besar (15%-40%). Kenderaan elektrik plug-in atau "hibrid penuh" lebih mesra alam. Unjuran menunjukkan bahawa jualan kenderaan elektrik "hibrid ringan", yang mampu mengurangkan pelepasan CO2 sebanyak 10%-20%, akan terus berkembang hingga 2020-2025. Sebaliknya, kenderaan elektrik "hibrid penuh" atau plug-in hibrid akan menggunakan hidrida nikel-logam dan bateri litium-ion. Kenderaan elektrik hibrid ringan masih bergantung terutamanya pada bateri asid plumbum. Ini memberikan peluang perniagaan yang jarang dan penting untuk bateri asid plumbum berprestasi tinggi. Sepanjang 30 tahun akan datang, sama ada bateri asid plumbum termaju boleh menjadi sumber tenaga utama untuk kenderaan elektrik bergantung pada keupayaannya untuk memberikan jangka hayat yang panjang dan prestasi tinggi.
Beberapa mesyuarat Perikatan Bateri Asid Plumbum Lanjutan telah membincangkan bateri asid plumbum. Punca jangka hayat dan mekanisme kegagalan yang singkat, bersama-sama dengan penyelesaian industri yang berkesan untuk menangani isu ini, telah muncul sejak sedekad yang lalu. Pendekatan yang paling ketara melibatkan penambahan bahan tambahan karbon pada anod untuk mengelakkan sulfasi yang disebabkan oleh keadaan HRPSoC. Bateri super yang menampilkan plat elektrod negatif berkapasiti tinggi berasaskan karbon dari Furukawa dan East Penn telah muncul. Pengilang di Asia, Eropah, dan Amerika Syarikat telah menggabungkan serbuk karbon kawasan permukaan tinggi ke dalam bahan aktif elektrod negatif. Walaupun pendekatan ini memanjangkan jangka hayat, parameter prestasi lain kekal tidak berubah.
Bateri asid plumbum hanya menggunakan 35%–40% daripada kapasiti bahan aktif teorinya, yang merupakan sebab utama untuk kapasiti spesifik dan kuasa khusus yang agak rendah. Dalam bateri asid plumbum termaju, peningkatan penggunaan bahan aktif menawarkan potensi besar untuk meningkatkan tenaga khusus dan kuasa khusus (Wh/kg, W/kg) sebanyak 2–3 kali ganda. Di sini, contoh yang berjaya disediakan: memilih grid yang berfaedah dan menggunakan reka bentuk bipolar untuk meningkatkan tenaga dan kuasa tertentu.
Parameter Prestasi Elektrod Bipolar dan Grid Yang Diperbaiki
| item | Bateri Rujukan (Bateri Kawalan) | Grid Baharu 1 | Grid Baharu 2 | Bateri bipolar |
|---|---|---|---|---|
| Tenaga Khusus (Wj/kg) | 45 | 45 | 45 | 55 |
| Kuasa Khusus (W/kg) | 450 | 1200 | 900 | 540 |
Menambah bahan tambahan karbon pada bateri asid plumbum termaju melangkaui sekadar memasukkannya ke dalam komposisi bahan aktif elektrod negatif. Bentuk karbon lanjutan boleh menggantikan plumbum logam grid. Grid karbon yang digabungkan dengan pes plumbum yang sesuai mempamerkan kestabilan dan ketahanan kitaran yang sangat unggul, setanding dengan bateri nikel-logam hidrida dan litium-ion, seperti yang digambarkan dalam carta di atas.
Bateri asid plumbum yang digunakan dalam kenderaan elektrik hibrid mempamerkan kapasiti penuaan pramatang. Selain itu, kakisan dan penyelenggaraan memerlukan kos tambahan. Punca utama ialah mod pengendalian: bateri tidak digunakan dalam cas apungan tetapi dalam keadaan separa dicas dengan kitaran cas/nyahcas kadar tinggi. Ini membawa kepada sulfatasi plat negatif, menyebabkan pereputan kapasiti dan mengurangkan jangka hayat. Namun begitu, sudah pasti prestasi bateri asid plumbum semakin bertambah baik. Banyak reka bentuk baharu boleh memenuhi keperluan aplikasi moden yang paling mencabar. Penyelidikan lanjut akan memastikan bateri asid plumbum kekal sebagai sumber kuasa kimia terlaris.
