Мороз не проблема: революційне покриття для батарей в електрокарах пришвидшує зарядку на 500% за -10°С

Науковці з Мічиганського університету у США розробили покриття для батарей електрокарів, що дозволяє їм заряджатись на 500% швидше за низьких температур.

Результати нового дослідження демонструють, що покриття акумуляторів тонким шаром з борату-карбонату літію може підвищити швидкість зарядки на 500% за температур до –10°С. Низькі температури обмежують швидкість заряджання і знижують загальну енергоефективність через хімічні процеси, що відбуваються під час заряджання.

Принцип роботи Li-ion-батарей полягає у переміщенні іонів літію між двома електродами (анодом і катодом) у електроліті між ними. Однак за низьких температур рідкий електроліт загусає, ускладнюючи переміщення електричних зарядів, що збільшує тривалість заряджання.

Цю проблему намагались вирішити за рахунок збільшення товщини електродів, або зміни структури у самих акумуляторах. Однак це ще більше ускладнило проблему. У попередньому дослідженні, опублікованому у 2020 році, інженери з Мічиганського університету розробили те, що назвали «новими каналами» в анодах, які приймають іони літію під час зарядки і відправляють заряджені електрони до катоду.

Для створення цих каналів науковці використали лазери, щоб створити отвори у графітових шарах анода. Це дозволило іонам літію рухатись швидше. Однак за низьких температур такий підхід призводив до накопичення іонів літію на аноді. Це ускладнювало взаємодію електрода з електролітом.

Щоб запобігти утворенню цього шару, у новому дослідженні науковці покрили батарею матеріалом завтовшки 20 нанометрів із борату-карбонату літію. Попередні дослідження підтвердили, що цей матеріал здатен прискорити рух іонів літію. 

Покриття у поєднанні з технологією каналів забезпечило 500% збільшення ефективності зарядки при низьких температурах. Акумулятори, модифіковані з використанням цих технологій, також зберегли 97% своєї ємності навіть при швидкій зарядці до 100 разів при мінусових температурах.

Результати дослідження були опубліковані у журналі Joule

Джерело: LiveScience