Изобрели аккумулятор, способный зарядить электромобиль за 10 минут.
Новый тип литий-ионного аккумулятора позволит электромобилю заряжать более 300 километров автономной работы за 10 минут.
По словам ученых из Пенсильванского университета, опубликованным в журнале «Joule», эта новая форма батареи работает при высоких температурах, что увеличивает скорость реакции, но сохраняет батарею прохладной во время разряда.
При увеличении масштаба конструкция является потенциальной стратегией для устранения опасений по поводу того, что полностью электрическим транспортным средствам не хватает достаточного запаса хода, чтобы безопасно добраться до пункта назначения без остановки на полпути.
Ученые осознали необходимость разработки аккумуляторов электромобилей, способных к чрезвычайно быстрой зарядке, чтобы удовлетворить потребности водителей. Однако такая высокая скорость зарядки потребовала бы, чтобы аккумулятор быстро поглощал 400 киловатт энергии, чего не могут достичь современные автомобили, потому что существует риск литиевого покрытия (образование металлического лития вокруг анода), что серьезно ухудшает срок службы батареи.
В то время как обычные литиевые батареи заряжаются и разряжаются при одной и той же температуре, исследователи обнаружили, что они могут решить проблему литиевого покрытия, заряжая батарею при повышенной температуре 60 градусов в течение нескольких минут, а затем разряжая ее при более низких температурах.
В дополнение к быстрой зарядке эта конструкция позволяет нам ограничить время воздействия на аккумулятор повышенных температур зарядки, тем самым обеспечивая очень долгий срок службы ”, – объясняет ведущий автор Чао-Ян Ван, инженер-механик из Государственного университета Пенсильвания–. Главное – быстро нагреться, иначе аккумулятор будет слишком долго оставаться при высоких температурах, что приведет к серьезной деградации ».
Чтобы сократить время разогрева и нагреть всю батарею до однородной температуры, Ван и его коллеги оснастили литий-ионную батарею самонагревающейся никелевой рамой, которая разогревается менее чем за тридцать секунд.
Чтобы протестировать свою модель, они зарядили три графитовых ячейки, предназначенные для гибридных электромобилей, при температуре 40, 49 и 60 градусов Цельсия, а также контрольную батарею при 20 градусах Цельсия, используя различные стратегии охлаждения для поддержания постоянной температуры зарядки. Чтобы подтвердить отсутствие литиевого покрытия, позже они полностью разрядили ячейки и открыли их для анализа.
Ван и его команда обнаружили, что батареи, предварительно нагретые до 60 градусов, могут выдерживать чрезвычайно быстрый процесс зарядки в течение 1700 циклов, в то время как контрольная ячейка может выдерживать только 60 циклов.
При средней температуре заряда от 49 до 60 градусов по Цельсию исследование не обнаружило литиевого покрытия. Исследователи также заметили, что повышение температуры заряда значительно снижает охлаждение, необходимое для поддержания исходной температуры элемента: контрольная батарея вырабатывала 3,05 Вт / час, в то время как 60-градусная батарея вырабатывала только 1,7 Вт / час. время.
В прошлом повсеместно считалось, что литий-ионные батареи не должны работать при высоких температурах из-за опасений об ускорении побочных реакций, вспоминает Ван. Это исследование предполагает, что преимущества литиевых пластин с пониженной температурой и ограниченным временем воздействия намного перевешивают негативное воздействие, связанное с обострением побочных реакций ».
Исследователи отмечают, что технология полностью масштабируема, поскольку все ячейки основаны на промышленных электродах; и они уже продемонстрировали свое использование в крупномасштабных аккумуляторных элементах, модулях и батареях.
Никелевая фольга увеличивает стоимость каждой ячейки на 0,47%, но поскольку конструкция устраняет необходимость во внешних нагревателях, используемых в текущих моделях, она фактически снижает стоимость производства каждой упаковки.
С этого момента команда Вана планирует сделать еще один шаг вперед в своем дизайне. «Мы работаем, чтобы зарядить энергоемкую аккумуляторную батарею электромобиля за пять минут, не повредив ее», – продолжает он. Для этого потребуются высокостабильные электролиты и активные материалы в дополнение к самонагревающейся структуре, которую мы изобрели ».
—
С информацией из Money in Image
Foto: Europa Press
Источник записи: https://www.globalmedia.mx