Инженеры обещают зарядить электромобиль всего за 5 минут

Литий-ионная батарея новой конструкции, благодаря зарядке при повышенной до 60 градусов Цельсия температуре, открывает возможность увеличения пробега электромобиля на дополнительные 200 миль (более 300 км) за 10 минут.

В журнале Joule 30 октября вышла статья авторского коллектива Пенсильванского университета, демонстрирующая новый способ быстрой подзарядки аккумулятора электромобиля без обычного в таких случаях осаждения металлического лития на аноде.

Для того, чтобы обеспечить быстрый и однородный нагрев, батарея была дополнена саморазогревающимся элементом из никелевой фольги. Эта модификация позволяет достигать нужной температуры менее, чем за 30 секунд.

«Помимо быстрой зарядки, эта конструкция позволяет нам ограничить время воздействия на заряжаемую батарею повышенной температуры, обеспечивая тем самым длительный срок службы, — сообщил старший автор статьи, инженер-механик Чао-Ян Ван (Chao-Yang Wang). — Главное тут, это быстрый нагрев; иначе аккумулятор будет слишком долго оставаться при повышенной температуре, что приведет к его серьезной деградации».

Ван и его коллеги экспериментально установили, что предварительно нагретые до 60 градусов батареи могут выдерживать сверхбыструю зарядку на протяжении 1700 циклов. Контрольная батарея, заряжаемая без нагрева, при комнатной температуре (20 °C), проработала всего 60 циклов. Кроме того, при температуре зарядки от 49 до 60 °C не было обнаружено никаких следов металлического лития на поверхности анода.

«В прошлом считалось, что ионно-литиевые батареи не должны эксплуатироваться при высоких температурах из-за риска ускорения побочных реакций, — рассказывает Ван. — Данное исследование показывает, что выгоды от прекращения осаждениях лития при кратковременном нагреве намного перевешивают негативный эффект, связанный с обострением побочных реакций».

Авторы подчёркивают, что их технология полностью пригодна к внедрению в производство, так как использует стандартные промышленные электроды. Они уже продемонстрировали её масштабирование на крупные элементы, модули и батареи. Никелевая фольга увеличивает себестоимость каждого элемента на 0,47%, однако, за счёт отказа от внешних нагревателей (используемых в сегодняшних моделях), изготовление новых батарей обойдётся даже дешевле, чем прежде.

Не останавливаясь на достигнутом, университетская команда теперь пытается зарядить высокоёмкую батарею для электромобиля всего за пять минут, не повреждая её. Это потребует применения высокостабильных электролитов и активных материалов в дополнение к уже изобретённой ими саморазогревающейся структуре.