Новая технология обеспечивает увеличение скорости зарядки аккумуляторов на 500%

Измененный процесс производства сохраняет 97% емкости аккумулятора после 100 циклов быстрой зарядки в мороз, пишет interestingengineering.com.

Литий-ионные батареи, использующие новый метод, могут заряжаться на 500% быстрее даже при температурах до -10 °C за счет структурного покрытия, которое предотвращает покрытие электродов литийсодержащими веществами, что является распространенной проблемой, ухудшающей производительность аккумуляторов. В результате модифицированные аккумуляторы сохраняют 97% своей емкости после 100 циклов быстрой зарядки в условиях отрицательных температур.

Стандартные аккумуляторы электромобилей хранят и высвобождают энергию, перемещая ионы лития между электродами через жидкий электролит. Однако при низких температурах это движение замедляется, что снижает эффективность аккумулятора и скорость зарядки. Чтобы увеличить запас хода, автопроизводители сделали электроды аккумулятора толще, но это также замедляет зарядку. Используя лазерное сверление, ученые позволили ионам лития двигаться более свободно, улучшая зарядку при комнатной температуре. Однако зарядка на холоде была проблематичной.

Виновником является химический слой, образующийся на поверхности электрода в холодных условиях. "Это покрытие не позволяет заряжать весь электрод, что снижает энергоемкость аккумулятора", — объяснили исследователи.

Чтобы решить эту проблему, они нанесли тонкое 20-нанометровое стекловидное покрытие из бората-карбоната лития. Это предотвратило образование проблемного поверхностного слоя и в сочетании с просверленными лазером каналами привело к 500% более быстрой зарядке при отрицательных температурах.

Одной из самых больших проблем является то, как запас хода электромобиля сокращается зимой в сочетании с более медленной скоростью зарядки. В январе 2024 года, например, время зарядки некоторых транспортных средств увеличилось до более чем часа из-за низких температур.

"Зарядка аккумулятора электромобиля занимает от 30 до 40 минут, и это время увеличивается до более чем часа зимой. Это проблема, которую мы хотим решить", — подчеркнули ученые.

Исследование проводилось в лаборатории аккумуляторов Мичиганского университета и Мичиганском центре по характеристике материалов. Группа подала заявку на патентную защиту при поддержке U-M Innovation Partnerships. Тем временем Arbor Battery Innovations лицензировала технологию и работает над ее коммерциализацией.