[Boyee-Beobachtung] Ladeangst bei Fahrzeugen mit neuer Energie, mehrere Autohersteller konzentrieren sich auf Hochspannungs-Schnellladestrecken

Um der Angst vor dem Laden entgegenzuwirken, haben sich mehrere Automobilhersteller für den Hochspannungs-Schnellladeansatz entschieden. Porsche Taycan war das erste Modell, das die 800-V-Schnellladetechnologie einführte. Dem Beispiel von Porsche folgend, haben auch andere Automobilhersteller wie BYD, Dongfeng Fengguang, Geely und Xiaopeng Motors begonnen, sich auf die Hochspannungs-Schnellladestrecke zu konzentrieren. Xiaopeng G9 ist das erste 800-V-Hochspannungs-SiC-Modell (Siliziumkarbid) auf dem Markt.

Die Schnellladefunktion wird in High-End-Modellen neuer Energiefahrzeuge immer mehr zur Standardausstattung. Auch unter den Herstellern von Powerbatterien rückt die Schnellladetechnik zunehmend in den Mittelpunkt des Wettbewerbs.

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Die wichtigsten Materialien, die beim Hochspannungs-Schnellladen verwendet werden

Bei der Hochspannungs-Schnellladefunktionalität handelt es sich vor allem um Lithium-Ionen-Batterien, Batteriemanagementsysteme, Ladegeräte, Elektrolyte und mehr.

Lithium-Ionen-Batterien dienen als primärer Energiespeicher in New-Energy-Fahrzeugen. Sie bieten eine hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer und leichte Tragbarkeit.

Die in Lithium-Ionen-Batterien üblicherweise verwendeten positiven Elektrodenmaterialien sind Lithiumeisenphosphat, Lithiummanganeisenphosphat oder Lithiumkobaltoxid. Diese Materialien weisen eine gute Entladeleistung und Zyklenlebensdauer auf, erfüllen die Anforderungen des Hochspannungs-Schnellladens und bieten gleichzeitig eine hohe Energiedichte und Lade-/Entladeeffizienz.

Das negative Elektrodenmaterial ist ein weiterer wichtiger Bestandteil in Lithium-Ionen-Batterien und verantwortlich für die Speicherung und Freisetzung von Lithiumionen.

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Das traditionelle negative Elektrodenmaterial ist Graphit, aber seine Kapazität zur Speicherung von Lithiumionen ist begrenzt und es ist anfällig für elektrochemische Reaktionen beim Laden und Entladen mit hohem Strom, was zum Verlust von Lithiumionen führt.

Um die Funktionalität des Hochspannungs-Schnellladens zu verbessern, entwickeln Forscher neue Arten von negativen Elektrodenmaterialien, beispielsweise Materialien auf Siliziumbasis. Diese Materialien verfügen über eine höhere Lithiumionenspeicherkapazität und weisen eine bessere Zyklenstabilität und elektrochemische Leistung auf.

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Verschiedene Materialeigenschaften

Elektrolyt ist das leitfähige Medium in Lithium-Ionen-Batterien, das für den Transport von Lithiumionen zwischen der positiven und negativen Elektrode verwendet wird. Zu den gängigen Elektrolyttypen gehören organische Elektrolyte und anorganische Elektrolyte.

Organische Elektrolyte bestehen typischerweise aus organischen Lösungsmitteln, die Lithiumsalze lösen. Sie weisen eine hohe Ionenleitfähigkeit und eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit auf.

Anorganische Elektrolyte hingegen sind Festkörpermaterialien wie Oxide oder Sulfide. Sie besitzen eine höhere thermische Stabilität und elektrische Leitfähigkeit.

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Leitfähige Additive sind Stoffe, die zur Verbesserung der Leitfähigkeit von Elektrodenmaterialien eingesetzt werden. Zu den häufig verwendeten leitfähigen Additiven gehören Ruß und leitfähige Polymere. Sie können die elektrische Leitfähigkeit von Elektrodenmaterialien erhöhen, die Übertragungsrate von Lithiumionen erhöhen und somit die Hochspannungs-Schnellladefunktionalität verbessern.

Die oben genannten Materialien sind entscheidende Komponenten für das Erreichen einer Hochspannungs-Schnellladung in neuen Energiesystemen.

Ihre Optimierung und Verbesserung können die Energiedichte, die Lade-/Entladegeschwindigkeit und die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien verbessern und so für schnellere, sicherere und zuverlässigere Ladeerlebnisse für Fahrzeuge mit neuer Energie sorgen.

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Andere Materialien und Managementsysteme:  

BMS (Battery Management System) ist für die Überwachung und Verwaltung der Batterie verantwortlich und sorgt so für deren Sicherheit und Leistungsstabilität. Es kann Parameter wie Batteriespannung, Temperatur und Strom in Echtzeit überwachen und die Batterie basierend auf diesen Parametern steuern und schützen.

BMS umfasst außerdem ein Ausgleichssystem, um die Ladung zwischen verschiedenen Batteriezellen auszugleichen und so die Gesamtlebensdauer des Batteriepakets zu verbessern.

Ladegeräte sind Geräte, die Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umwandeln, um die Batterie eines Elektrofahrzeugs aufzuladen.

Hochspannungs-Schnellladegeräte verfügen typischerweise über eine höhere Ladeleistung und Ausgangsspannung und ermöglichen so ein schnelles Laden der Batterie innerhalb kurzer Zeit.

Elektrolyt ist ein wichtiger Bestandteil von Lithium-Ionen-Batterien und verantwortlich für den Ionentransport innerhalb der Batterie. Der Elektrolyt ist typischerweise eine Mischung aus organischen Lösungsmitteln und Lithiumsalzen.

Der Elektrolyt muss eine hohe Ionentransportrate und eine stabile elektrochemische Leistung aufweisen, um eine effiziente Lade- und Entladeleistung sowie die Sicherheit der Batterie zu gewährleisten.

Das Hochspannungs-Schnellladen zeichnet sich durch eine schnelle Ladegeschwindigkeit und einen hohen Energieumwandlungswirkungsgrad aus, sodass die Batterien von Elektrofahrzeugen innerhalb kurzer Zeit schnell aufgeladen werden können. Dies ist besonders nützlich bei Fernreisen und in Notsituationen.

Allerdings kann das Hochspannungs-Schnellladen zu einer erhöhten Batterietemperatur und zu schnellen Laderaten führen. Daher sind geeignete Materialien und Systeme erforderlich, um die Sicherheit und Stabilität des Ladevorgangs zu gewährleisten.

Darüber hinaus sind die Etablierung von Hochvolt-Schnellladegeräten und die flächendeckende Verbreitung von Ladestationen wichtige Faktoren für die serienmäßige Einführung von Hochvolt-Schnellladen.