Исследования показали, что запас хода электромобилей может снижаться до 40% при температурах ниже -7°C (20°F) при работающем отопителе. Tesla и другие компании могут спорить о точном количестве потерянного запаса хода, но существует широкое согласие в том, что холодная погода оказывает значительное влияние. Эта проблема побудила Управление энергетики и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США выделить 480 000 долларов профессору Бретту Лухту для изучения того, как улучшить производительность аккумуляторов при низких температурах.
Профессор химии Университета Род-Айленда Лухт проводит трехлетнее исследование в рамках субподряда от Брукхейвенской национальной лаборатории. Лухт заявил:
Производительность аккумуляторов при низких температурах, особенно при зарядке, является одной из главных проблем для автомобильной промышленности. Люди, живущие в Висконсине и Миннесоте, хотят, чтобы их электромобили функционировали, когда на улице минус 23°C.
А если вы живете во Флориде, то зимой вы можете захотеть поехать к семье в Нью-Джерси. Даже если вы не испытываете это напрямую, это может вызвать сомнения в том, будет ли автомобиль работать.
Лухт сосредоточен на жидком электролите в литий-ионных аккумуляторах и его взаимодействии с положительным и отрицательным электродами. Электролит — это среда между катодом и электродом, через которую проходят ионы при зарядке и разрядке аккумулятора.
Электролит также является предметом работ, основанных на открытиях нобелевского лауреата Джона Гуденафа. Его исследования однажды могут привести к созданию доступного аккумулятора для электромобилей с запасом хода в 800 км. Однако Лухт сосредоточен на более насущной проблеме поддержания запаса хода в условиях сильного холода. Низкие температуры также негативно влияют на быструю зарядку.
Лухт сказал:
Проводимость жидкого электролита снижается с понижением температуры. Кроме того, увеличивается сопротивление на границе раздела между электродом и жидкостью. Так что, по сути, литий-ионам труднее перемещаться туда и обратно.
Мы пытаемся понять причину плохой производительности, а затем систематически разрабатывать лучшие электролиты и интерфейсы между электролитом и электродами для решения этой проблемы.
В настоящее время Лухт работает по двухлетнему контракту стоимостью 720 000 долларов с Американским консорциумом по батареям (US Advanced Battery Consortium), сотрудничающей организацией FCA, Ford и General Motors.
Ранее он изучал низкотемпературные характеристики аккумуляторов для военной авиации на Аляске. Он работал с государственными учреждениями, такими как Министерство обороны и Национальный научный фонд, а также с частными корпорациями, включая DuPont, Procter & Gamble, Duracell, BASF и Samsung.
Для профессора Лухта его проекты по работе аккумуляторов для электромобилей в холодную погоду — это не просто академические упражнения. Это миссия. Он сказал:
Я считаю, что зеленая экономика — это важное дело для нашей страны и нашего штата. Аккумуляторы — очень важный вклад как в области потребительской электроники, электромобилей, так и в возобновляемой энергетике. Лично для меня работа в области, которая приносит пользу как нашей местной экономике, так и миру в целом, доставляет большое удовольствие.