Университет Мичигана совершил прорыв в быстрой зарядке электромобилей при минусовых температурах

Зарядка вашего электромобиля в морозную погоду скоро может стать значительно быстрее благодаря большому прорыву инженеров Мичиганского университета.

Нил Дасгупта, доцент Университета Мичигана по механической инженерии, материаловедению и инженерии, а также ответственный автор исследования, опубликованного в журнале Joule, и его команда разработали инновационную структуру и покрытие батареи, которые могут увеличить скорость зарядки литий-ионных аккумуляторов электромобилей на целых 500% даже при температуре до 14F (-10C). «Зарядка аккумулятора электромобиля занимает от 30 до 40 минут даже при агрессивной быстрой зарядке, а зимой это время увеличивается до часа», — пояснил Дасгупта. «Это та проблема, которую мы хотим решить».

Морозная погода традиционно негативно сказывается на аккумуляторах электромобилей, поскольку замедляет движение ионов лития, что приводит к снижению скорости зарядки и сокращению срока службы аккумулятора. Автопроизводители пытались утолщать электроды батарей для увеличения запаса хода, но это затрудняет доступ к части лития, делая зарядку еще медленнее.

Ранее группа Дасгупты ускоряла зарядку батарей, используя лазеры для создания каналов размером около 40 микрон в графитовом аноде. Это позволяло ионам лития быстрее достигать глубины батареи. Однако производительность в холодную погоду все еще отставала, поскольку на электродах образовывался химический слой, блокирующий ионы. Дасгупта сравнивает этот барьер с «попыткой резать холодное масло», что делает зарядку неэффективной.

Чтобы решить эту проблему, команда покрыла батарею тонким стекловидным материалом из литий-бората-карбоната толщиной всего 20 нанометров, который предотвращал образование проблемного химического слоя. В сочетании с микроскопическими каналами результаты были новаторскими: модифицированные батареи сохраняли 97% своей емкости даже после 100 циклов быстрой зарядки при минусовых температурах.

«Мы предвидим, что этот подход производители аккумуляторов для электромобилей смогут принять без существенных изменений на существующих заводах», — отметил Дасгупта. «Впервые мы показали путь к одновременному достижению экстремально быстрой зарядки при низких температурах, не жертвуя при этом плотностью энергии литий-ионного аккумулятора».

Это новшество может устранить одну из самых больших проблем, сдерживающих потенциальных покупателей электромобилей.

Новая технология батарей приближается к коммерциализации при поддержке Центра инноваций в области передовых транспортных технологий при Корпорации экономического развития Мичигана (Michigan Economic Development Corporation’s Michigan Translational Research and Commercialization (MTRAC) Advanced Transportation Innovation Hub). Исследовательское оборудование было создано в лаборатории аккумуляторов Университета Мичигана и изучалось с помощью Мичиганского центра характеризации материалов.

Отдел инноваций Университета Мичигана помог команде в подаче заявок на патенты, а Arbor Battery Innovations получила лицензию на технологию для рыночного внедрения. Дасгупта и Университет Мичигана имеют финансовые доли в Arbor Battery Innovations.

Читайте также: В Калифорнии теперь почти на 50% больше зарядных станций для электромобилей, чем заправочных колонок