Зарядка электромобиля за 10 минут? Ученые разработали новую технологию

Зарядка электромобиля за 10 минут Авто-Мото

Ученые разработали литий-ионную батарею, которая заряжается при повышенных температурах, что значительно увеличивает скорость всего процесса. Новая технология может вскоре позволить полностью зарядить аккумулятор электромобиля всего за 10 минут.

Литий-ионные аккумуляторы оказали огромное влияние на современный мир благодаря своей способности хранить большие объемы энергии в небольшой компактной батарее, которую можно многократно использовать. За вклад в развитие этой технологии три ученых — Джон Б. Гуденоф, М. Стэнли Уиттингем и Акира Йошино — получили Нобелевскую премию.

Литий-ионные аккумуляторы отлично подходят для бытовой электроники, но в настоящее время они вызывают больше опасений, чем энтузиазма в автомобильной промышленности. Одним из основных препятствий на пути распространения электромобилей является время зарядки аккумулятора, особенно если мы сравним его со временем заполнения бака автомобиля бензином или дизельным топливом.

Ключом к тому, чтобы сделать электромобили более коммерчески привлекательными, является разработка аккумуляторов, которые можно быстро перезаряжать без существенного сокращения срока их службы. Команда профессора Чао-Ян Вана из Центра электрохимических двигателей в Университете штата Пенсильвания, похоже, достигла этого. Ученые в журнале « Джоуль » описали исследование о ускоренном темпе зарядке аккумулятора.

Возможно, скоро, благодаря новой батарее, разработанной командой Wang, владельцы электромобилей смогут полностью зарядить свои машины всего за 10 минут. Все это благодаря новому дизайну, который нагревает аккумулятор для увеличения скорости зарядки.

Полностью заряжает автомобильный аккумулятор за 10 минут

«Мы показали, что зарядить электромобиль можно за десять минут, обеспечив его энергией на расстояние от 200 до 300 миль (300–450 километров — прим. Редактора)», — сказал Ван. — Мы можем сделать это, поддерживая срок службы батареи при 2500 циклах зарядки. Это эквивалентно примерно полумиллиону миль пути (около 800 000 километров — примечание редактора), — добавил он.

В течение некоторого времени возможна быстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов. Однако проблема в том, что, когда они заряжаются быстро, они разлагаются так же быстро. Все из-за осаждка металлического лития на аноде. Во время быстрой зарядки ионы лития, переходя от положительного к отрицательному электроду, имеют тенденцию создавать пластинчатые отложения на поверхности отрицательного электрода. Это приводит к уменьшению емкости элемента, также может вызвать скачки напряжения и, как следствие, отказ батареи.

Ученые обнаружили, что проблема осаждения лития может быть решена путем зарядки аккумулятора при более высоких температурах, достигающих около 60 градусов по Цельсию. Однако нагрев батареи отрицательно влияет на нее, сокращая срок ее службы. В серии экспериментов исследователи обнаружили, что их структура нагреваемая не более 10 минут, а затем быстро охлажденная до температуры окружающей среды, не разрушается. Это решило проблему отложений лития и сокращения времени автономной работы.

Литий-ионные аккумуляторы нового поколения

В ходе испытаний ученые использовали промышленные батареи, доступные на рынке. Они снабдили их структурой из никелевой фольги, измеренной в микрометрах. Это позволило электродам нагреваться менее чем за 30 секунд, и это создает условия для быстрого движения ионов к отрицательному электроду без отложений лития на его поверхности.

Затем они проверили, как работают клетки, когда они были заряжены при 40, 49 и 60 градусах Цельсия. Они сравнили это с контрольной батареей, заряженной при 20 ° C. Оказалось, что при 20 ° C батарея может выдержать быструю зарядку 60 циклов, прежде чем произойдет значительное снижение производительности. Наилучшие результаты были достигнуты при быстрой зарядке при 60 ° C. Такая батарея выдерживает 2500 циклов зарядки без снижения производительности. Это около 14 лет нормального использования автомобиля или около 800 000 км — подсчитали исследователи.

Важно быстро охладить аккумулятор. Ван признал, что для этого можно использовать системы охлаждения автомобиля. Охлаждение от 60 градусов по Цельсию до примерно 25 градусов по Цельсию сильно влияет на срок службы батареи.

— До сих пор широко распространено мнение, что литий-ионные аккумуляторы не должны работать при высоких температурах из-за ускоренных побочных реакций. Тем не менее, наши исследования показывают, что преимущества избегания нанесения покрытия на литиевые электроды при зарядке при повышенных температурах с ограниченным временем воздействия намного перевешивают негативные эффекты, связанные с обострением побочных реакций », — объяснил Ван.

Ученые говорят, что эта технология полностью масштабируема. Никелевая фольга увеличивает стоимость каждой ячейки всего на 0,47 процента. Теперь исследовательская группа хочет разработать аккумулятор, который можно заряжать за пять минут без ухудшения качества.

Оцените статью
Добавить комментарий