Hur fungerar elbilsbatterier

Energilagringssystemet i elbilar kommer i form av ett batteri. Batteritypen kan variera beroende på om fordonet är helelektriskt (AEV) eller laddhybridelektriskt (PHEV). Den nuvarande batteritekniken är designad för längre livslängd (vanligtvis cirka 8 år eller 100 000 miles). Vissa batterier kan hålla i 12 till 15 år i måttliga klimat, eller åtta till 12 år i extrema klimat. Det finns fyra huvudtyper av batterier som används i elbilar: litiumjon, nickelmetallhydrid, blysyra och ultrakondensatorer.

Typer av elbilsbatterier
Litiumjonbatterier
Den vanligaste typen av batteri som används i elbilar är litiumjonbatteriet. Den här typen av batteri kan låta bekant – dessa batterier används också i de flesta bärbara elektronik, inklusive mobiltelefoner och datorer. Litiumjonbatterier har ett högt effekt-till-viktförhållande, hög energieffektivitet och bra prestanda vid höga temperaturer. I praktiken innebär det att batterierna håller mycket energi för sin vikt, vilket är avgörande för elbilar – mindre vikt gör att bilen kan färdas längre på en laddning. Litiumjonbatterier har också en låg "självurladdningshastighet", vilket innebär att de är bättre än andra batterier på att bibehålla förmågan att hålla full laddning över tid.

Dessutom är de flesta litiumjonbatteridelar återvinningsbara vilket gör dessa batterier till ett bra val för miljömedvetna. Detta batteri används i både AEV och PHEV, även om den exakta kemin hos dessa batterier varierar från den som finns i hemelektronik.

Nickel-metallhydridbatterier
Nickel-metallhydridbatterier används mer allmänt i hybridelektriska fordon, men används också framgångsrikt i vissa helelektriska fordon. Hybrid-elektriska fordon får inte ström från en extern plug-in källa och förlitar sig istället på bränsle för att ladda batteriet vilket utesluter dem från definitionen av en elbil.

Nickel-metallhydridbatterier har en längre livscykel än litiumjon- eller blybatterier. De är också säkra och toleranta mot övergrepp. De största problemen med nickel-metallhydridbatterier är deras höga kostnad, höga självurladdningshastighet och det faktum att de genererar betydande värme vid höga temperaturer. Dessa problem gör dessa batterier mindre effektiva för uppladdningsbara elfordon, varför de främst används i hybridelfordon.

Bly-syra batterier
Blybatterier används för närvarande endast i elfordon som komplement till andra batterier. Dessa batterier är kraftfulla, billiga, säkra och pålitliga, men deras korta kalenderlivslängd och dåliga prestanda vid kalla temperaturer gör dem svåra att använda i elfordon. Det finns bly-syrabatterier med hög effekt under utveckling, men batterierna används nu endast i kommersiella fordon som sekundär lagring.

Ultrakondensatorer
Ultrakondensatorer är inte batterier i traditionell mening. Istället lagrar de polariserad vätska mellan en elektrod och en elektrolyt. När vätskans yta ökar ökar också kapaciteten för energilagring. Ultrakondensatorer, som blybatterier, är främst användbara som sekundära lagringsenheter i elfordon eftersom ultrakondensatorer hjälper elektrokemiska batterier att jämna ut sin belastning. Dessutom kan ultrakondensatorer ge elfordon extra kraft under acceleration och regenerativ inbromsning.

Hur fungerar elbilsbatterier?
Helelektriska fordon har en elektrisk dragmotor i stället för förbränningsmotorn som används i bensindrivna bilar. AEV-bilar använder ett dragbatteripaket (vanligtvis ett litiumjonbatteri) för att lagra den elektricitet som används av motorn för att driva fordonets hjul. Dragbatteriet är den del av bilen som måste kopplas in och laddas, och dess effektivitet hjälper till att bestämma fordonets totala räckvidd.

I laddhybridbilar drivs den elektriska dragmotorn av ett dragbatteripaket ungefär som en AEV. Den primära skillnaden är att batteriet också har en förbränningsmotor. PHEVs körs på elektrisk kraft tills batteriet är urladdat och växlar sedan över till bränsle som driver en förbränningsmotor. Batteriet, vanligtvis litiumjon, kan laddas genom att anslutas, genom regenerativ bromsning eller genom att använda förbränningsmotorn. Kombinationen av batteri och bränsle ger PHEV-bilar en längre räckvidd än deras helelektriska motsvarigheter.