Исследователи в Китае перетасовали литий-ионные частицы, чтобы более равномерно распределить их внутри аккумуляторов, и в результате электромобили можно заряжать до 60% емкости всего за 6 минут. В отличие от предыдущих оптимизаций быстрой зарядки, эта новая конфигурация не влияет на накопление энергии.
Серьезная доработка повсеместно распространенных литий-ионных аккумуляторов может приблизить время зарядки к времени зарядки на заправочной станции.
Наиболее важные свойства перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов, такие как плотность энергии и время зарядки, определяются электрохимическими и кинетическими свойствами составляющих их материалов, а также лежащей в их основе микроструктурой. Исследователи из Университета науки и технологий Китая в Хэфэе и их коллеги сосредоточились на последнем.
Чтобы обеспечить прочную структуру, в литий-ионных батареях обычно используются связующие вещества, которые склеивают частицы внутри устройства. Недостатком является то, что частицы внутри этой толстой батареи распределены случайным образом, что ограничивает время зарядки. Были попытки распределить частицы более упорядоченным образом (что несколько ускоряет время зарядки) за счет использования определенных аккумуляторных жидкостей, но при этом жертвуя сроком службы аккумулятора.
Теперь исследователи в Китае использовали частицы меди и медные нанопроволоки для более равномерной организации частиц внутри анодов литий-ионных аккумуляторов, как с точки зрения размера частиц, так и с точки зрения промежутков между ними (пористость). Улучшение было существенным: лабораторные испытания показали, что оптимизированная батарея может заряжаться до 60 % емкости за 5,6 минуты и до 80 % за 11,4 минуты — и все это без ущерба для хранения энергии. Напротив, зарядка электромобиля Tesla примерно до 80% на станции Supercharge занимает около 30 минут и до 12 часов при подключении к обычным зарядным станциям и домашним розеткам, так что мы говорим о значительном улучшении.
Быстрая зарядка
Когда батарея разряжена, зарядка происходит быстрее, но постепенно замедляется по мере заполнения батареи. Около отметки 50% вы начинаете получать убывающую отдачу, и ставки уменьшаются все больше и больше по мере приближения к 100%. Фактически, производители обычно рекомендуют не заряжать до 100%, если вам действительно не нужен запас хода, а скорее стремиться к 80%, чтобы избежать износа, связанного со скоростью зарядки.
Электромобили уже дешевле в эксплуатации на протяжении всего срока службы и гораздо более экологичны. Быстрое время зарядки является одним из ключевых показателей эффективности, которые интересуют покупателей электромобилей. Так называемая «беспокойство по поводу запаса хода» удерживает многих людей от перехода на электромобили, но если время зарядки было достаточно близко к заправке полного бака на заправочной станции, рынок, скорее всего, быстро переключится на электромобили.
Сеть Tesla Supercharger — отличный пример достойного компромисса, хотя за последние годы компания, возможно, стала слишком успешной, что затрудняет поиск бесплатных точек Supercharger в некоторых из самых оживленных городов. В других странах такие компании, как китайская NIO, ввели станции замены аккумуляторов, на которых разряженный аккумулятор вашего автомобиля заменяется полным менее чем за 5 минут.
Наличие батареи с более быстрой зарядкой в сочетании с такими вещами, как замена батареи, может значительно ускорить переход отрасли к полностью электрическому парку. Однако покрытие из меди и медных нанопроволок на графитовом аноде может значительно повысить стоимость таких батарей. Исследователи сообщили New Scientist .
Результаты были опубликованы в журнале Science Advances.
