Elektrofahrzeuge (EVs) sind beliebter denn je. Da die Preise sinken und die Optionen zunehmen, werden diese einst seltenen Autos zu einer zunehmend praktikablen Option für mehr Fahrer. Ihre begrenzte Reichweite und langen Ladezeiten halten die Käufer jedoch zurück.
Der durchschnittliche EV kann nur 217 Meilen vor dem Aufladen, was gut für den täglichen Arbeitsweg ist, aber nicht ideal für längere Straßenfahrten. Natürlich müssen Benzin-und Dieselautos auf langen Fahrten auch zum Tanken anhalten, aber sie können in wenigen Minuten volltanken. Im Gegensatz dazu ist das Aufladen von Elektrofahrzeugen oft langsam. Das muss sich ändern, damit diese Fahrzeuge zum Standard werden, also hier ein Blick in die Zukunft des schnellen Aufladens von Elektrofahrzeugen.
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Laden von Elektrofahrzeugen heute
Ladegeräte für Elektrofahrzeuge lassen sich heute in drei Kategorien einteilen. Die erste, Ebene 1, ist das, was Sie in einem Haus finden würden, da sie Standardsteckdosen verwenden. Sie liefern jedoch nicht viel Strom, sodass das Aufladen 40 bis 50 Stunden dauert ein Elektroauto von leer auf voll.
Ladegeräte der Stufe 2, die Sie auf Parkplätzen und öffentlichen Garagen sehen, verwenden Steckdosen mit viel höherer Spannung. Infolgedessen sind sie viel schneller und betanken ein Elektrofahrzeug in vier bis zehn Stunden von leer auf voll. Obwohl das eine deutliche Verbesserung ist, ist es für längere Fahrten immer noch nicht bequem, insbesondere im Vergleich zum Betanken eines Benzinautos.
Ladegeräte der Stufe 3, auch Gleichstrom-Schnellladen (DCFC) genannt, können ein Elektrofahrzeug zu 80 Prozent aufladen in weniger als einer Stunde. Einige, wie die exklusiven Supercharger von Tesla, können in nur 15 Minuten eine Reichweite von 200 Meilen hinzufügen, was sie rentabler macht eine lange Fahrt. Das reicht jedoch immer noch nicht für Benzin-und Dieselalternativen.
Hindernisse auf dem Weg zum superschnellen Laden
Warum hat das Aufladen von Elektrofahrzeugen die gleichen Füllstand wie beim Nachfüllen eines Benzintanks? Es geht vor allem darum, wie Lithium-Ionen-Akkus funktionieren. Sich zu schnell zwischen ihren Kathoden und Anoden zu bewegen, kann eine problematische chemische Reaktion verursachen.
Schnellladung kann eine Lithiumbeschichtung verursachen, ein Phänomen, bei dem sich Lithiumionen auf der Oberfläche einer Anode ansammeln. Die erhöhte Ansammlung könnte dazu führen, dass der Akku überhitzt, oder Brocken könnten herunterfallen und einen Brand verursachen. Selbst wenn nichts Gefährliches passiert, wird diese Beschichtung die Leistung des Akkus beeinträchtigen.
Bei anderen Lithium-Ionen-Akkus, wie dem in Ihrem Telefon, ist dies kein großes Problem, da sie viel kleiner sind. Dadurch dauert es nicht lange, sie bei langsameren Laderaten aufzufüllen. Elektrofahrzeuge haben jedoch riesige Batterien, sodass Sie zwischen Ladesicherheit und Geschwindigkeit abwägen müssen.
Lösungen am Horizont
Diese Herausforderungen sind erheblich, aber einige mögliche Lösungen zeichnen sich ab. Große Autohersteller wie Volkswagen, Ford und Mercedes wollen in Kürze in einigen Märkten vollelektrisch sein, also Investitionen in Ladetechnik wird aufgehen. Das könnte die Möglichkeiten von heute in zukünftige Realitäten verwandeln.
Eine der vielversprechendsten Lösungen sind Festkörperbatterien. In diesen Anordnungen fließen Lithium-Ionen durch einen Festelektrolyten statt durch einen flüssigen. Dieses Design minimiert die Brandgefahr und öffnet die Tür zu verschiedenen Anodenmaterialien, um eine Lithiumbeschichtung zu verhindern.
Solid-State-Batterien sind heute anfälliger für Dendritenwachstum, ein ähnliches Problem wie die Lithiumbeschichtung, aber neue Materialien könnten Dendriten verlangsamen Bildung, Leistungssteigerung. In ähnlicher Weise könnten unterschiedliche Materialien in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien die Beschichtung verhindern und ein schnelleres Aufladen ermöglichen.
Andere Forscher nutzen maschinelles Lernen, um neue Wege zu finden, um das Batteriedesign für schnelleres Aufladen zu verbessern. Jüngste Durchbrüche können ein Elektrofahrzeug in 10 Minuten auf 90 % aufladen und könnten innerhalb der nächsten fünf Jahre 20 Meilen pro Minute hinzufügen. Da sich diese Technologien verbessern und weiterentwickeln, könnten Autohersteller auch Elektrofahrzeuge mit kleineren Batterien herstellen. Das kann mehr Stopps, aber kürzere Ladezeiten mit erhöhter Sicherheit und geringeren Kosten bedeuten, was den Umsatz ankurbelt.
Schnelleres Laden von Elektrofahrzeugen ist eine Herausforderung, aber nicht unmöglich
Laden von Elektrofahrzeugen schnell, ohne andere, längerfristige Probleme zu verursachen, ist schwierig. Trotz dieser Herausforderung sieht die neue Forschung vielversprechend aus. Immer mehr Unternehmen setzen auf diese Technologien, und das superschnelle Aufladen von Elektrofahrzeugen könnte innerhalb weniger Jahre Realität werden.
Ein schnelleres Aufladen von Elektrofahrzeugen würde den umweltfreundlichen Transport komfortabler machen und mehr Menschen dazu bringen, umzusteigen. Diese technologischen Innovationen würden dann dazu beitragen, eine sauberere Zukunft zu schaffen.
Bildnachweis: miflippo/depositphotos.com
Devin Partida schreibt über KI, Apps und Technologie unter ReHack.com, wo sie Chefredakteurin ist.