JCE

E’1

0

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2010

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

Emmagatzematge d’energia en vehicles elèctrics

Emmagatzematge d’energia en vehicles elèctrics

Manuel Lamich

XVII Jornades de Conferències d'EnginyeriaElectrònica del Campus de Terrassa

Manuel Lamich

XVII Jornades de Conferències d'EnginyeriaElectrònica del Campus de Terrassa

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

2222

IndexIndex

• Introducció• Gràfiques comparatives densitat d’energia

emmagatzemada• Gràfica comparativa energia / potencia• Comparativa característiques• Concepte de Eficiència d’una bateria• Avantatges / Inconvenients diferents tecnologies• Últimes novetats• Conclusions• Referències i Fonts Bibliogràfiques

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

3333

IntroduccióIntroducció

• Bateria Primària• Bateria Secundaria• Cèl·lula de combustible• Ultra condensador

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

4444

Comparativa combustiblesComparativa combustibles

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

5555

Comparativa bateriesComparativa bateries

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

6666

Comparativa bateriesComparativa bateries

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

7777

Energia / Potencia específicaEnergia / Potencia específica

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

8888

• Coulombic efficiency: is the ratio of the coulombs discharged from the battery divided by the coulombs required to bring it back to the initial condition.

• Energy efficiency: the fraction, usually expressed as a percentage, of the electrical energy stored in a battery by charging that is recoverable during discharging.

• Coulometric efficiency: the fraction, usually expressed as a percentage, of the electrical charge stored in a battery by charging that is recoverable during discharging. The coulometric efficiency is always larger than the energy efficiency. Also called "ampere-hour efficiency" "charge efficiency," and "coulombicefficiency."

Concepte de Eficiència d’una bateria

Concepte de Eficiència d’una bateria

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

9999

19922-3500~1000 5%

2.8-5.0360

300-380

130-200

0.47-0.72 3,7Li polymer

19992-312005%-10%2.8-5

80%-90%300

270-4101600.58 3,6Li ion

1920400-8002-3.386%900

170-280

60-100

0.22-0.361,6Ni-zinc

1990100030%0.5-1.566%180

140-30030-90

0.11-0.32 1,2NiMH

15+20.000↓↓↓85%22060750.271,5NIH2

1956150020%70%-90% 400

50-15040-60

0.14-0.22 1,2Ni-cadmium

190130-5020%-40% 5-7.365%10050-55500.18 1,2Ni-iron

<5100-1000 <0.3 50250850.31 1,50Alkaline

2VRLA (1)

18815-8 (car), 20 (stat)

500-800 3%-4% 5-8

70%-92% 18060-75 30-40

0.11-0.14 2,1Lead-acid

Anys(%/mes)(Wh/$)(%)(W/Kg)(Wh/l)(Wh/kg)(MJ/Kg)(V)

Comercialització

Vida estimadaCicles

Auto descarrega

Energia/PreuEficiènciaPotenciaDensitat energia

Tensiócel·laTipus

Taula Característiques (1)Taula Característiques (1)

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

10101010

200??????240-4501300.471.7

Silver zinc

(Zpower)

400 *1.4*1.7Super iron

8+3000+18% (dia)4.54

150-220 160900.322.58

Molten salt(ZEBRA)

2002152500molt petita0,5587%151701200.432NaS

198010(stat)1420%80%15-2510-20

0.03-0.07

1,15-1,55

Vanadium redox

20002,570%33-3560-80

0.21-0.291,8ZnBr

??40000????2500-60001000

250-300

0.9-1.13,9Thin film Li

200920+9000-12000???

0.5-1.087-95%

400-1100126740.272,3

NanoTitanate (Li-ion)

2003~100089%-92%350

260-400

0.94-1.442Li sulfur

20042000+0.7-3.01400170

80-120

0.29-0.443,25LiFePO4

Anys(%/mes)(Wh/$)(%)(W/Kg)(Wh/l)(Wh/kg)(MJ/Kg)(V)

Comercialització

Vida estimadaCicles

Auto descarrega

Energia/PreuEficiènciaPotenciaDensitat energia

Tensiócel·la

Tipus

Taula Característiques (2)Taula Característiques (2)

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

11111111

Molt caresSilver zinc (Zpower)

En investigacióSuper iron

BMW i altres270º-350ºCEn desenvolupamentMolten salt (ZEBRA)

300º-350ºC Grans instal·lacionsNaS

Grans midesRecarrega per canvi del electròlitVanadium redox

Solsament aptes per Grans instal·lacionsAccepta descarregues profundes continuadesZnBr

Mides petites i experimentalsFuncionament a altes temperatures 150ºThin film Li

Molt mes ràpides de carregarNano Titanate (Li-ion)

Temperatura de funcionament 300-350ºEficiènciaLi sulfur

General MotorsBaixa producció i falta de experiència a llarg terminiPrestacions equilibradesLiFePO4

Perilloses i mal comportament a baixa TemperaturaÍdemLi polymer

Nissan FEV-IIPerill de incendi …Desitjat de energia altaLi ion

Baixa disponibilitat per araSimilars a NiMH amb cel·les de 1,6VNi-zinc

Honda EV+, Toyota RAV4-EVDisponibilitat i prestacions equilibradesNiMH

Recipient a alta prensió i preuDuracióNIH2

"Reciclat" del cadmi i "Efecte memòria"Gran potencia específicaNi-cadmium

Baixa EficiènciaMolt llarga vidaNi-iron

Aptes para descàrregues parcials i poca disponibilitatMolt baixa auto descarregaAlkaline

Pes elevat y "reciclat" del PlomLead-acid

InconvenientsAvantatgesTipus

Avantatges / InconvenientsAvantatges / Inconvenients

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

12121212

Últimes NovetatsÚltimes Novetats

• Lithium Metal Polymer Battery from DBM Energy (Kolibri)– Over 300 Wh/kg (estimated)– Lifetime of 2500 Charge cycles without degradation– 6 min charge time for 100 kWh– 600 km without recharging (Audi A2, 90km/h, 98.8kWh)

• Semi-Solid Lithium Rechargeable Flow Battery

– Energy densities of 300–500 Wh L−1

– Specific energy 130–250 Wh kg −1

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201100152/full

• Lithium Air Battery Makes Progress– Specific energy 1 - 3 kWh kg −1

http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2011/03/28/the-lithium-air-battery-makes-progress/

JCE

E’1

1

T

ER

RA

SS

A

Nov

embr

e/D

esem

bre

2011

13131313

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Energy_density.svghttp://www.motor.es/noticias/toyota-nueva-generacion-de-baterias-para-coches-electricos.php

http://www.madkatz.com/ev/batteryTechnologyComparison.htmlhttp://www.rtpnet.org/~teaa/battery.htmlhttp://www.mkbattery.com/images/VRLA_TechManual.pdfhttp://www.battcon.com/PapersFinal2009/ClarkPaper2009FINAL_12.pdfhttp://www.beutilityfree.com/content/pdf_files/NiFeFlyer.pdfhttp://www.mpoweruk.com/nickel_iron.htmIqbal Husain “Electric and hybrid vehicles: design fundamentals” Google llibres

Alireza Khaligh and Zhihao Li; “Battery, Ultracapacitor, Fuel Cell, and Hybrid Energy Storage Systems for Electric, Hybrid Electric, Fuel Cell, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles: State of the Art”; IEEE Transactions on Vehicular Technology,; Vol.59, Iss.6; July2010; pp. 2806 - 2814

Jennifer Bauman and Mehrdad Kazerani; “A Comparative Study of Fuel-Cell–Battery, Fuel-Cell–Ultracapacitor, and Fuel-Cell–Battery–Ultracapacitor Vehicles”; IEEE Transactions onVehicular Technology,; Vol.57, Iss.2; March 2008; pp. 760 - 769

http://www.e-kemsciences.com/Brief_HistoryLithium_Air_Batteries.pdf

Referències i FontsReferències i Fonts