Исследовательская группа под руководством Линдена Арчера, профессора и декана Корнеллского инженерного факультета, разработала новую батарею, которую реально зарядить всего за пять минут.
Это может помочь решить проблему беспокойства, связанную со временем зарядки электромобилей и увеличить их распространение.
Стремясь сократить выбросы от транспорта, страны всего мира прилагают усилия для электрификации различных видов автомобилей. Легковые машины, автобусы и грузовики, возглавили эту индустрию. Производители пытаются даже запретить продажу автомобилей, работающих на ископаемом топливе и двигателях внутреннего сгорания, уже в следующем десятилетии.
Благодаря технологическим достижениям, самое быстрое коммерческое зарядное устройство, может зарядить электромобиль не менее чем за 30 минут.
Хотя это может быть значительным улучшением по сравнению с 8-часовым циклом зарядки типичного домашнего зарядного устройства, его всё ещё необходимо улучшить, для широкомасштабного внедрения электромобилей в нашу жизнь.
«Если вы можете зарядить аккумулятор электромобиля за пять минут, вам необязательно иметь аккумулятор большой ёмкости, для пробега в 500-600 км. Это может снизить стоимость электромобилей и обеспечить более широкое внедрение в повседневную жизнь», - сказал Арчер в пресс-релизе.
Изменение подхода.
Команда учёного ранее работала над проблемой зарядки литий-ионных аккумуляторов. Однако подход команды был сосредоточен на движении ионов в электролитах и их кристаллизации на металлических анодах. Команда использовала свой опыт в этих процессах, чтобы создать более безопасные аноды, обеспечивающие длительное хранение энергии.
Чтобы разработать аккумулятор с более быстрой зарядкой, команда применила новый подход, сосредоточив внимание на кинетике электрохимических реакций.
Они внимательно изучили концепцию, называемую числом Дамкелера, которое измеряет скорость реакции и скорость транспортировки к месту реакции.
Индий, коммерчески используется в качестве низкотемпературного припоя для изготовления оксида индия-олова, материала покрытия для солнечных панелей и сенсорных экранов. Исследователи обнаружили, что металл имеет очень низкий энергетический барьер миграции, что может помочь регулировать скорость диффузии ионов. Он также имеет хорошую плотность тока обмена, которая является скоростью восстановления ионов на аноде.
Если говорить простыми словами, то сочетание обоих этих факторов, обеспечивает быструю зарядку и длительное хранение энергии.
«Ключевое нововведение заключается в том, что мы открыли принцип конструкции, который позволяет ионам металла на аноде батареи свободно перемещаться, находить правильную конфигурацию и только затем участвовать в реакции накопления заряда. Конечным результатом является то, что в каждом цикле зарядки, электрод находится в стабильном морфологическом состоянии. Именно это дает нашим новым батареям быстрой зарядки возможность многократно заряжаться и разряжаться, в течение тысяч циклов», - добавил Арчер.
Команда специально искала материалы с низкими числами Дамкелера, которые имеют высокую скорость транспортировки, и обнаружила, что можно использовать мягкий металл индий.
Но, и это ещё не всё!
Исследователь предполагает, что сочетание их технологии с индукционными беспроводными зарядными устройствами, может помочь уменьшить размер аккумуляторных блоков, необходимых для транспортных средств, тем самым также снизив затраты.
Однако есть и препятствие, которое необходимо преодолеть.
Индий очень тяжелый и может оказаться непригодным для изготовления аккумуляторных батарей. Сейчас команда работает над открытием других легких материалов, которые могли бы выполнять ту же роль, что и индий.
Больше похожих публикаций в разделе ТЕХНО