673886040@qq.com
Прорыв в области аккумуляторных технологий: 10-минутная зарядка прокладывает путь к массовому внедре
Ученые разрабатывают новую методику, позволяющую заряжать батареи электромобилей всего за 10 минут.Прорыв в дизайне позволил зарядить типичную аккумуляторную батарею электромобиля за 10 минут. Статья, в которой подробно описывается рекордное сочетание более короткого времени зарядки и большего количества энергии, приобретаемой для большей дальности полета, была опубликована 12 октября в журнале Nature.
«Потребность в более компактных батареях с более быстрой зарядкой больше, чем когда-либо», — сказал Чао-Янг Ван, ведущий автор исследования. «Просто не хватает аккумуляторов и критически важного сырья, особенно отечественного производства, для удовлетворения ожидаемого спроса». Ван — профессор машиностроения Уильяма Э. Дифендерфера в Университете штата Пенсильвания.
В августе Совет по воздушным ресурсам Калифорнии принял всеобъемлющий план по введению ограничений и, в конечном итоге, запрету продажи автомобилей с бензиновым двигателем в штате. Это означает, что к 2035 году крупнейший автомобильный рынок США фактически откажется от двигателей внутреннего сгорания.
Ван объяснил, что если продажи новых автомобилей перейдут на электромобили (EV) с батарейным питанием, им необходимо будет преодолеть два основных недостатка. Во-первых, они слишком медленно перезаряжаются. Во-вторых, они слишком велики, чтобы быть эффективными и доступными. Вместо того, чтобы тратить несколько минут на заправку, некоторые электромобили могут заряжаться целый день в зависимости от аккумулятора.
«Наша технология быстрой зарядки работает с большинством энергоемких аккумуляторов и открывает новую возможность уменьшить мощность аккумуляторов электромобилей со 150 до 50 кВтч, не вызывая у водителей беспокойства о запасе хода», — сказал Ван, чья лаборатория сотрудничает со стартапом из Государственного колледжа. EC Power для разработки технологии. «Аккумуляторы меньшего размера с более быстрой зарядкой значительно сократят стоимость аккумуляторов и использование критически важного сырья, такого как кобальт, графит и литий, что позволит массовому внедрению доступных электромобилей».
По словам Вана, технология основана на внутренней термомодуляции, активном методе контроля температуры, который требует от батареи максимальной производительности. Батареи работают наиболее эффективно, когда они горячие, но не слишком горячие. Поддержание постоянной температуры батарей при правильной температуре было серьезной проблемой для инженеров по батареям. По словам Вана, исторически они полагались на внешние громоздкие системы нагрева и охлаждения для регулирования температуры батареи, которые реагировали медленно и тратили много энергии.
Вместо этого Ван и его команда решили регулировать температуру внутри батареи. Исследователи разработали новую структуру батареи, в которой помимо анода, электролита и катода в качестве четвертого компонента добавлена сверхтонкая никелевая фольга. По словам Вана, выступая в качестве стимула, никелевая фольга самостоятельно регулирует температуру и реактивность батареи, что позволяет осуществлять быструю 10-минутную зарядку практически любой батареи электромобиля.
«Настоящие аккумуляторы с быстрой зарядкой окажут немедленное влияние», — пишут исследователи. «Поскольку сырьевых минералов недостаточно для того, чтобы каждый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания мог быть заменен электромобилем мощностью 150 кВтч, быстрая зарядка необходима для того, чтобы электромобили стали массовыми».
По словам Вана, партнер исследования, компания EC Power, работает над производством и коммерциализацией аккумуляторов с быстрой зарядкой для доступного и устойчивого будущего электрификации транспортных средств.
Ссылка: «Быстрая зарядка энергоемких литий-ионных аккумуляторов» Чао-Янг Ван, Тенг Лю, Сяо-Гуан Ян, Шанхай Ге, Натаниэль В. Стэнли, Эрик С. Раунтри, Юнджун Ленг и Брайан Д. Маккарти, 12 Октябрь 2022 г., Природа.
Другими соавторами исследования являются Тенг Лю, Сяо-Гуан Ян, Шанхай Ге и Юнджун Ленг из Penn State, а также Натаниэль Стэнли, Эрик Раунтри и Брайан Маккарти из EC Power.
Работа была поддержана Министерством энергетики США, Министерством обороны США, ВВС США и Фондом Уильяма Э. Дифендерфера.
