Владельцы электромобилей скоро смогут полностью зарядить свои машины всего за 10 минут, благодаря новой технологии, которая нагревает батарею для увеличения скорости реакции.
Одним из основных препятствий для использования электромобилей является длительность зарядки аккумулятора по сравнению с заполнением автомобиля бензином. Таким образом, ключ к тому, чтобы сделать электромобили более коммерчески привлекательными, заключается в разработке аккумуляторов, которые могут достичь 80-процентного заряда - или около 300 километров - в течение 10 минут.
Но для этого требуется, чтобы батареи быстро потребляли 400 киловатт энергии, а те, что в настоящее время на рынке, не могут этого сделать. Когда батареи заряжаются очень быстро (во время зарядки ионы лития перемещаются от положительного к отрицательному электроду) - существует тенденция к образованию литиевых отложений на поверхности отрицательного электрода, которые могут сократить срок службы батареи.
Ученые из США подозревали, что они могут минимизировать эту проблему, нагревая батарею до температуры, слишком высокой для образования литиевого покрытия.
Чтобы проверить это, они взяли коммерчески доступный промышленный аккумулятор и вставили никелевую фольгу микронной толщины в стопку электродных слоев. Эта структура позволяет электроду нагреваться менее чем за 30 секунд, создавая условия для быстрого перемещения ионов в отрицательный электрод без нанесения покрытия на его поверхность.
Затем они проверили, насколько хорошо работают элементы, когда они заряжались при 40 ° C, 49 ° C или 60 ° C, и сравнили производительность с контрольной зарядкой аккумулятора при 20 ° C.
Они обнаружили, что при 20 ° C батарея могла поддерживать быструю зарядку всего за 60 циклов, прежде чем литиевое покрытие вызвало проблемы, которые значительно снизили производительность. Напротив, нагрев электрода до 60 ° C позволял батарее заряжаться в течение 2500 циклов без образования литиевого покрытия, которое ограничивает производительность. Это эквивалентно 14 годам эксплуатации или примерно 750 000 километров пробега.
Это опровергает старое представление о том, что литиевые батареи не следует заряжать при высокой температуре, поскольку это приведет к ухудшению качества батареи. Вместо этого, результаты показывают, что преимущества короткого всплеска высокой температуры намного перевешивают негатив.