В то время, как Tesla экспериментирует с технологией быстрой зарядки электромобилей, другая группа ученых из США (а именно из Университета штата Пенсильвания), кажется, нашла решение раньше специалистов Илона Маска. Как сообщает редакция издания New Atlas, скоро для зарядки электромобиля потребуется столько же времени, сколько сейчас нужно для того, чтобы заправить машину бензином на заправке. Порядка 10 минут.
Скоро на зарядку электромобилей будет уходить столько же времени, сколько на обычную заправку
Питающие смартфоны, ноутбуки, легковые и грузовые автомобили, литий-ионные аккумуляторы — это довольно универсальное средство хранения энергии. Но при этом они сильно подвержены влиянию окружающей среды. Например, если на улице слишком холодно, то происходит металлизация лития (его ионы «окутывают» анод батареи), из-за чего снижается эффективность. С другой стороны, чрезмерное перегревание тоже чревато выходом из строя. Однако есть один нюанс: зарядка при более высокой температуре более эффективна.
Повышать температуру выше 60 градусов по Цельсию нельзя, — говорит один из авторов работы, профессор Университета штата Пенсильвания Ван Чаоянь. Это слишком высокая температура и она считается опасной для материалов, что существенно сокращает срок службы батареи.
Поэтому современные аккумуляторы работают в ограниченном диапазоне температур, но исследователи изучают потенциал более быстрых скоростей зарядки при повышенной температуре таким образом, чтобы обойти это ограничение. И, похоже, решение найдено. Их новая батарея разогревается до 60 градусов Цельсия всего за 10 минут, а затем резко охлаждается до температуры окружающей среды. Это происходит благодаря тонкой никелевой фольге, прикрепленной одним концом к отрицательной клемме, в то время, как другой конец выведен за пределы батареи. Электроны, двигаясь по фольге, начинают быстро нагревать батарею уже через 30 секунд после начала зарядки.
Команда использовала ряд методов для охлаждения температуры батареи, включая вентиляторы и радиаторы, и обнаружила, что при зарядке в диапазоне от 49 до 60 градусов и при быстром охлаждении минерализации лития вообще не происходит. Это позволило им совершить 1700 циклов перезарядки аккумулятора, в то время, как точно такая же батарея, заряжавшаяся при комнатной температуре, смогла преодолеть порог лишь в 60 циклов.
Мы показали, что можем зарядить электромобиль за 10 минут, что даст ему возможность проехать от 320 до 480 километров. При этом аккумулятор может выдержать до 2500 циклов перезарядки, а это эквивалентно примерно 700000 километрам пробега, - говорят авторы разработки.
Новая быстрозаряжаемая батарея ускоряет движение ионов лития (и, соответственно, зарядку) за счет высоких температур
Технология вполне применима не только в создании электромобилей, но и для других бытовых нужд. Например, при изготовлении батарей для смартфонов.
Ученые говорят, что перед ними стоит еще много работы, но технология вполне реальна, так как основана на существующих схемах и для нее не нужно особо менять сборочные линии и сами элементы питания. Более того, ученые в перспективе планируют еще больше сократить время зарядки, доведя его до пяти минут без вреда для аккумулятора, разумеется. Правда, в этом случае придется уже существенно поработать над «внутренностями» аккумулятора, используя более стабильные электролиты вместо лития и другие более энергоемкие материалы.