Инженеры Мичиганского университета разработали инновационный процесс производства аккумуляторов для электромобилей, который значительно увеличивает скорость зарядки в условиях холодной погоды.

Это решение одной из самых актуальных проблем — снижения эффективности аккумуляторов при низких температурах.

Новый метод производства позволяет сохранить 97% емкости аккумулятора после 100 циклов быстрой зарядки при морозах, сообщает издание interestingengineering.com.

Литий-ионные батареи, использующие эту технологию, могут заряжаться в 5 раз быстрее даже при температурах до -10 °C. Это достигается за счет специального структурного покрытия, которое предотвращает образование литийсодержащих веществ на электродах. Эти вещества являются распространенной проблемой, ухудшающей производительность аккумуляторов. Модифицированные аккумуляторы показывают 97% сохранения емкости после 100 циклов быстрой зарядки при отрицательных температурах.

Стандартные аккумуляторы электромобилей работают за счет перемещения ионов лития между электродами через жидкий электролит. Однако при низких температурах это движение замедляется, что снижает эффективность аккумулятора и скорость зарядки. Для увеличения запаса хода автопроизводители увеличили толщину электродов, что, в свою очередь, замедляет зарядку. Чтобы решить эту проблему, ученые использовали лазерное сверление, которое позволило ионам лития двигаться свободнее, улучшая зарядку при комнатной температуре. Однако зарядка в условиях холода оставалась проблемой.

Главной причиной плохой работы аккумуляторов при низких температурах является химический слой, который образуется на поверхности электрода в таких условиях. “Этот слой не позволяет заряжать весь электрод, что снижает энергоемкость аккумулятора”, — объяснили исследователи.

Чтобы устранить эту проблему, они нанесли на электрод тонкое стекловидное покрытие из бората-карбоната лития толщиной всего 20 нанометров. Это покрытие предотвратило образование нежелательного слоя и в сочетании с лазерными каналами ускорило зарядку в морозы на 500%.

Одна из самых больших проблем зимних месяцев заключается в том, что в холодное время года запас хода электромобиля сокращается, а скорость зарядки значительно снижается. В январе 2024 года, например, время зарядки некоторых электромобилей увеличилось до более чем часа из-за низких температур.

“Зарядка аккумулятора электромобиля занимает от 30 до 40 минут, а зимой это время может увеличиться до более чем часа. Это серьезная проблема, которую мы стремимся решить”, — подчеркнули ученые.

Исследования проводились в лаборатории аккумуляторов Мичиганского университета и Мичиганском центре по характеристике материалов. Группа подала заявку на патент и получила поддержку от U-M Innovation Partnerships. В это время компания Arbor Battery Innovations лицензировала технологию и начала работать над ее коммерциализацией.

Юрій Гай

Народився і живу в місті Біла Церква на Київщині. Закінчив національний університет ім. Драгоманова по спеціальності соціологія. Захоплююсь подорожами та мотоциклами. Професійно займаюсь дизайном і поліграфією. Радий бути в дружній команді Shode.life!

See Full Bio