Ученые из Университета штата Пенсильвания представили значительный прорыв в конструкции аккумуляторов для электромобилей, который позволил заряжать аккумулятор электромобиля за 10 минут.
Инновационная конструкция литий-ионной батареи включает в себя рекордную комбинацию, которая позволяет сократить время зарядки и увеличить запас энергии для увеличения дальности поездки.
«Потребность в более компактных батареях с более быстрой зарядкой больше, чем когда-либо, – сказал Чао-Янг Ван, ведущий автор исследования. – Просто не хватает аккумуляторов и критически важного сырья, особенно отечественного производства, для удовлетворения ожидаемого спроса».
Технология быстрой зарядки позволяет снизить мощность электромобилей со 150 до 50 кВтч, не вызывая у водителей беспокойства о запасе хода, что делает их более экономичными и эффективными.
По словам Вана, меньшие по размеру аккумуляторы с более быстрой зарядкой значительно снизят стоимость аккумуляторов и использование критически важного сырья, такого как кобальт, графит и литий, что позволит массово внедрить доступные электромобили.
Прорыв сосредоточен на новом методе, который регулирует температуру батареи, что необходимо для оптимизации времени зарядки и производительности. Батареи работают наиболее эффективно, когда они горячие, но не слишком горячие. Поддержание постоянной температуры батарей при правильной температуре было серьезной проблемой для инженеров по батареям. По словам Вана, до сих пор они полагались на внешние громоздкие системы нагрева и охлаждения для регулирования температуры батареи, которые реагируют медленно и тратят много энергии.
Вместо этого Ван и его команда решили регулировать температуру внутри батареи. Они разработали новую структуру батареи, в которой сверхтонкая никелевая фольга добавлена в качестве четвертого компонента помимо анода, электролита и катода. Выступая в качестве стимула, никелевая фольга самостоятельно регулирует температуру и реактивность батареи, что обеспечивает быструю 10-минутную зарядку практически любой батареи электромобиля.
«Настоящие аккумуляторы с быстрой зарядкой окажут немедленное влияние. Поскольку сырьевых минералов недостаточно для того, чтобы каждый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания мог быть заменен электромобилем мощностью 150 кВтч, быстрая зарядка необходима для того, чтобы электромобили стали массовыми», – пишут исследователи.