Електромобілі можуть заряджатися на 500% швидше в морозну погоду після нового відкриття

Низькі температури обмежують швидкість заряджання та знижують загальну енергоефективність через хімічні процеси, що відбуваються під час заряджання. (Зображення: Devgnor/Getty Images)

Дослідження показують, що електромобілі можуть заряджатися на 500% швидше в холодну погоду завдяки новому виробничому процесу.

У новому дослідженні, опублікованому 17 березня в журналі Joule, вчені пояснили, як вони можуть значно покращити швидкість заряджання літій-іонних акумуляторів за температури до -14 градусів за Фаренгейтом (мінус 10 градусів за Цельсієм), змінивши структурну конструкцію акумулятора та хімічні реакції, що відбуваються під час заряджання.

Дослідникам вдалося «одночасно досягти надзвичайно швидкої зарядки за низьких температур, не жертвуючи щільністю енергії літій-іонного акумулятора», – заявив Ніл Дасгупта, автор дослідження та доцент кафедри машинобудування та матеріалознавства в Університеті Мічигана.

Вам може сподобатися

Цей акумулятор електромобіля повністю заряджається всього за 18 секунд — і він щойно отримав зелене світло для масового виробництва
Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою
Лазерно-струминний «чорний метал» може зробити сонячні технології в 15 разів ефективнішими

Низькі температури обмежують швидкість заряджання та знижують загальну енергоефективність через хімічні процеси, що відбуваються під час заряджання.

Акумулятори працюють, переміщуючи іони літію між двома електродними пластинами в рідкому розчині електроліту. Цей процес ефективний за тепліших температур, але за холодніших умов електролітна рідина згущується, зменшуючи електричні струми та тим самим подовжуючи час заряджання.

Цю проблему виробники вирішували кількома способами, зокрема збільшуючи товщину електродів, що використовуються в акумуляторних елементах, або модифікуючи структуру самого акумулятора. Але ці кроки ще більше посилили проблему. Наприклад, дослідження ефективності літій-іонних акумуляторів 2023 року показало, що зміни у складі електролітів перешкоджають можливості швидкої зарядки.

Дослідники створюють нові «шляхи» для іонів

У попередньому дослідженні, опублікованому в 2020 році, дослідники створили те, що вони назвали новими «шляхами» в аноді — електроді, який отримує іони літію під час заряджання та надсилає електрони до катода на протилежному кінці.

Щоб створити ці шляхи, дослідники використовували лазери для пробивання отворів у графітових шарах анода, що дозволило іонам літію рухатися швидше, а отже, вони могли швидше вбудовуватися в електрод.

Цей попередній проєкт пришвидшив час заряджання, але в умовах холодної погоди він спричиняв накопичення літію на аноді. Це «покриття» запобігало реакції електрода з електролітною рідиною.

«Це покриття запобігає зарядженню всього електрода, що знову ж таки зменшує енергетичну ємність акумулятора», – розповів Live Science співавтор дослідження Манодж Джангід, старший науковий співробітник Мічиганського університету.

Щоб запобігти утворенню цього шару, у новому дослідженні вони покрили акумулятор матеріалом товщиною 20 нанометрів, виготовленим з борат-карбонату літію. Попередні дослідження твердотільних акумуляторів показали, що цей матеріал покращує ефективність доставки іонів.

ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ

— Китайська технологія надшвидкої зарядки вдвічі швидша, ніж у Tesla — повністю заряджає електромобілі всього за 6 хвилин

—Honda обіцяє твердотільні акумулятори, які можуть подвоїти запас ходу електромобілів до 620 миль до 2030 року

— Перший у світі кремнієвий анодний акумулятор для електромобілів дозволить вам проїхати до 300 кілометрів лише за 5 хвилин зарядки

У цьому випадку покриття в поєднанні з технікою pathways забезпечило 500% збільшення ефективності заряджання за температури нижче нуля, заявили дослідники. Акумулятори, модифіковані за допомогою цих методів, також зберігали 97% своєї ємності, навіть за умови швидкої зарядки до 100 разів за температури нижче нуля.

Хоча дослідження було обмеженим за обсягом, Дасгупта сказав, що зміни легко впровадити на рівні виробництва, і вони можуть мати широкі наслідки.

«Ми уявляємо собі цей підхід як щось, що виробники акумуляторів для електромобілів могли б застосувати без суттєвих змін на існуючих заводах», – сказав Дасгупта.

Росс Келлі

Росс Келлі — позаштатний автор для Live Science та редактор новин і аналітики в ITPro, де він відповідає за керівництво новинним випуском бренду та поглиблене висвітлення останніх подій з усього технологічного ландшафту підприємств.

Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати

Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.

Вийти Читати далі

Цей акумулятор електромобіля повністю заряджається всього за 18 секунд — і він щойно отримав зелене світло для масового виробництва

Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою

Лазерно-струминний «чорний метал» може зробити сонячні технології в 15 разів ефективнішими

Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні

Японський енергетичний прорив може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»

Розпечена «піщана батарея» тепер опалює невелике фінське містечко. Найновіше в галузі електромобілів.

Як «літаючі човни» доставляють електромобілі в океан — за допомогою Леброна Джеймса та Тома Брейді

Лазер розміром з пенні може допомогти безпілотним автомобілям бачити світ набагато чіткіше

Електромобілі: Факти про транспортні засоби, які змінюють дорожній транспорт

Китайська технологія надшвидкої зарядки вдвічі швидша, ніж у Tesla — повністю заряджає електромобілі всього за 6 хвилин

Модель A від Alef — одномісний «ретро» літаючий автомобіль — на крок ближче до польоту (Новини)

«Я довіряю ШІ, як моряк довіряє морю. Він може занести вас далеко, або ж може втопити»: результати опитування показують, що більшість не довіряє ШІ

Всього одна доза ЛСД може полегшити тривогу на місяці, показало дослідження

Вчені знайшли «щось надзвичайне» у проблемному серці відомої наднової

Вчені винайшли «спермоботів», яких вони пілотували через штучну шийку матки та матку

Наукові новини цього тижня: ключова атлантична течія наближається до колапсу, найбільший у світі айсберг руйнується, а мозок миші переписує нейронауку

Рибалки виявили в Карибському басейні першу у своєму роді яскраво-помаранчеву акулу з двома рідкісними захворюваннями ОСТАННІ СТАТТІ

Огляд 1Canon EOS R5 II

Вчені знайшли «щось надзвичайне» у проблемному серці відомої наднової

Розпечена «піщана батарея» тепер опалює невелике фінське містечко.

4 Чи існують альфа-самці насправді?

5 наукових новин цього тижня: ключова атлантична течія наближається до руйнування, найбільший у світі айсберг руйнується, а мозок миші переписує нейронауку

Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.