Мороз не проблема: революционное покрытие для батарей в электрокарах ускоряет зарядку на 500% при -10°С

Ученые из Мичиганского университета в США разработали покрытие для батарей электрокаров, что позволяет им заряжаться на 500% быстрее при низких температурах.

Результаты нового исследования показывают, что покрытие аккумуляторов тонким слоем из бората-карбоната лития может повысить скорость зарядки на 500% при температурах до -10°С. Низкие температуры ограничивают скорость зарядки и снижают общую энергоэффективность из-за химических процессов, происходящих во время зарядки.

Принцип работы Li-ion-батарей заключается в перемещении ионов лития между двумя электродами (анодом и катодом) в электролите между ними. Однако при низких температурах жидкий электролит загустевает, затрудняя перемещение электрических зарядов, что увеличивает продолжительность зарядки.

Эту проблему пытались решить за счет увеличения толщины электродов, или изменения структуры в самих аккумуляторах. Однако это еще больше усложнило проблему. В предыдущем исследовании, опубликованном в 2020 году, инженеры из Мичиганского университета разработали то, что назвали «новыми каналами» в анодах, которые принимают ионы лития во время зарядки и отправляют заряженные электроны к катоду.

Для создания этих каналов ученые использовали лазеры, чтобы проделать отверстия в графитовых слоях анода. Это позволило ионам лития двигаться быстрее. Однако при низких температурах такой подход приводил к накоплению ионов лития на аноде. Это затрудняло взаимодействие электрода с электролитом.

Чтобы предотвратить образование этого слоя, в новом исследовании ученые покрыли батарею материалом толщиной 20 нанометров из бората-карбоната лития. Предыдущие исследования подтвердили, что этот материал способен ускорить движение ионов лития.

Покрытие в сочетании с технологией каналов обеспечило 500% увеличение эффективности зарядки при низких температурах. Аккумуляторы, модифицированные с использованием этих технологий, также сохранили 97% своей емкости даже при быстрой зарядке до 100 раз при минусовых температурах.

Результаты исследования были опубликованы в журналеJoule

Источник: LiveScience