Известно, что литий-ионным аккумуляторным батареям очень не нравится холод. При температуре ниже 10 градусов Цельсия аккумуляторы не могут заряжаться номинальным для этого током, что является большой проблемой для электрических автомобилей, эксплуатируемых в холодных районах. В батареи автомобилей, предназначенных для Скандинавского региона, к примеру, даже устанавливают небольшие нагревательные элементы, и, несмотря на такие уловки, в теплых краях устанавливают более мощные зарядные станции, обеспечивающие более быструю зарядку аккумуляторных батарей, нежели в холодных регионах.
Группа исследователей из Пенсильванского университета, возглавляемая Чэо-Янг Ванном (Chao-Yang Wang), разработала новый тип аккумуляторной батареи, которая способна тратить часть энергии на собственный разогрев и на удержание температуры батареи выше критической. Это, в свою очередь, позволяет производить зарядку такой батареи за 15 минут, даже если температура окружающей среды опускается к отметке в -43 градуса Цельсия.
В отличие от традиционных батарей, имеющих два электрода, у саморазогревающейся батареи имеется третий электрод из тонкой никелевой фольги. Температурный датчик, при понижении температуры батареи меньше 25 градусов, замыкает цепь, которая обеспечивает движение электрического тока через никелевый электрод. Благодаря наличию электрического сопротивления этого электрода он нагревается и подогревает содержимое аккумуляторной батареи. После нагрева батареи до нормальной температуры импровизированный нагреватель отключается, а энергия начинает расходоваться уже на зарядку самой батареи.
Во время испытаний опытные образцы саморазогревающихся аккумуляторных батарей смогли выдержать 4500 15-минутных циклов зарядки при температуре окружающей среды в 0 градусов Цельсия. В конце цикла таких жестких испытаний потеря электрической емкости батареи не превысила 20 процентов, обычная же батарея в таких условиях потеряла бы 20 процентов емкости уже после 50 циклов зарядки.
Кроме возможности быстрой зарядки на холоде, технология подогрева батарей может сделать их более безопасными в эксплуатации. Ведь при температурах ниже 10 градусов при зарядке в электролите начинают формироваться литиевые нити и шипы, которые приводят к короткому замыканию, спонтанному разогреву и возгоранию батареи.