Прорыв в разработке аккумуляторов для электромобилей открывает путь к зарядке автомобиля за считанные минуты. Ученые и исследователи разработали новый тип аккумулятора с революционной возможностью зарядки электромобилей всего за 10 минут.
Исследователи из Университета штата Пенсильвания предложили идею инновационной литий-ионной батареи для электромобилей. Эти батареи сочетают в себе рекордное время зарядки и большую емкость, обеспечивающую большой запас хода . Профессор Чао-Ян Ван сотрудничал со своей лабораторией и стартапом EC Power из Стейт-Колледжа для разработки этой технологии. Благодаря технологии быстрой зарядки, без ущерба для запаса хода, электромобили могут уменьшить емкость батареи со 150 кВт⋅ч до 50 кВт⋅ч.
Исследование возглавил профессор машиностроения Чао-Ян Ван из Университета штата Пенсильвания, который отметил: «Потребность в более компактных и быстрозаряжаемых батареях сейчас выше, чем когда-либо. Просто не хватает батарей и критически важных сырьевых материалов, особенно производимых внутри страны, чтобы удовлетворить ожидаемый спрос».
В соответствии с комплексным планом, принятым Калифорнийским советом по ресурсам воздуха в августе 2022 года, в США будут введены ограничения на продажу автомобилей с бензиновыми двигателями, что в конечном итоге приведет к их запрету. К 2035 году двигатели внутреннего сгорания фактически уйдут с крупнейшего автомобильного рынка Соединенных Штатов.
С ростом спроса на электромобили возникают два недостатка: во-первых, медленная скорость зарядки, и во-вторых, их габариты . Из-за своих размеров электромобили не так эффективны, как должны быть, и, кроме того, они не вписываются в бюджет людей разных социальных слоев.
Владельцам электромобилей приходится тратить от нескольких минут до целого дня на зарядку своего транспортного средства, при этом время зарядки зависит от типа батареи. «Более компактные и быстро заряжающиеся батареи значительно снизят стоимость батарей и потребление критически важных сырьевых материалов, таких как кобальт, графит и литий, что позволит массово внедрить доступные электромобили», — сказал профессор Ван.
Профессор Ван пояснил, что основным фактором, на котором основана эта технология, является внутренняя термомодуляция — активный метод контроля температуры, позволяющий добиться максимально возможной производительности от батареи.
Наилучшая производительность батарей ожидается, когда они нагреты, но не до экстремальных температур. С учетом этого фактора поддержание постоянной температуры в батареях до сих пор оставалось серьезной проблемой для инженеров-разработчиков батарей . Поэтому профессор Ван и его команда решили регулировать температуру внутри батареи.
Профессор Ван также добавил, что до сих пор инженеры-разработчики батарей полагались на внешние и громоздкие системы нагрева и охлаждения для регулирования температуры батареи. Но эти методы тратили много энергии и были медленными. В обычной батарее, по сути, три компонента: катод, анод и электролит.
Исследователи разработали новую структуру батареи с 4-м компонентом, представляющим собой ультратонкую никелевую фольгу. Она действует как стимул и самостоятельно регулирует температуру батареи и реактивность. Этот механизм позволяет заряжать любую батарею электромобиля за 10 минут.
« Наша технология быстрой зарядки работает с большинством энергоемких батарей и откроет новые возможности для уменьшения емкости батарей электромобилей со 150 до 50 кВт⋅ч без того, чтобы водители испытывали беспокойство по поводу запаса хода», — сказал профессор Чао-Ян Ван. Исследование было подробно описано в научной статье в журнале Nature под названием «Быстрая зарядка энергоемких литий-ионных батарей». Таким образом, распространилась информация о том, что благодаря прорыву в области аккумуляторных технологий электромобили могут заряжаться всего за 10 минут.
Источник: Independent
