Μπαταρία ηλεκτρικών φορτίζεται σε 10 λεπτά σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν

Ο ψυχρός καιρός και οι μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων δεν είναι καλός συνδυασμός καθώς απαιτείται περισσότερος χρόνος για να φορτιστεί.

Εκτός του ότι είναι χάσιμο χρόνου κρατά επίσης τους αγοραστές μακριά από οχήματα που κινούνται με μπαταρίες, ειδικά εκείνους που ζουν σε περιοχές με πολύ κρύο.

Αλλά οι ερευνητές εργάζονται σκληρά για να λύσουν αυτό το πρόβλημα και μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Joule λέει ότι ένας ειδικός τύπος ηλεκτροδίου μπορεί να βοηθήσει μια μπαταρία ηλεκτρικών να αντισταθεί σε ακραίες θερμοκρασίες, διατηρώντας την εμβέλειά της και την απόδοση φόρτισης.

Το υλικό της μπαταρίας αναπτύχθηκε από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και την εταιρεία έρευνας μπαταριών Arbor Battery Innovations. Ισχυρίζονται ότι η μπαταρία μπορεί να φορτιστεί σε 10 λεπτά στους -10 βαθμούς Κελσίου και, ακόμη και μετά από 100 κύκλους, η υποβάθμιση ήταν προφανώς ελάχιστη.

Όταν η θερμοκρασία πέσει πολύ, η κίνηση των ηλεκτρονίων στην μπαταρία του ηλεκτρικού επιβραδύνεται γρήγορα, πράγμα που σημαίνει ότι μειώνεται η αυτονομία οδήγησης και οι ταχύτητες φόρτισης.

Τα ηλεκτρικά ηλεκτρικά αυτοκίνητα σήμερα μετριάζουν αυτόν τον αντίκτυπο σε κάποιο βαθμό με την προετοιμασία της μπαταρίας και τις αντλίες θερμότητας, αλλά αυτό δεν προστατεύει την μπαταρία. Απλώς ελαχιστοποιεί τις επιπτώσεις των ακραίων καιρικών συνθηκών. Οι κατασκευαστές μπαταριών κάνουν επίσης το καθήκον τους, καθιστώντας συνήθως την άνοδο παχύτερη για να την κάνουν πιο ανθεκτική στη θερμοκρασία.

Ωστόσο, οι ερευνητές του Μίσιγκαν είπαν ότι το λίθιο δεν κινείται απαραίτητα ελεύθερα μέσα σε παχύτερες ανόδους και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει πιο αργή φόρτιση και μειωμένη απόδοση. Το έλυσαν ανατινάζοντας λέιζερ στον γραφίτη που χρησιμοποιείται στις ανόδους, έτσι ώστε τα ιόντα να μπορούν να εναποτίθενται εκεί πιο γρήγορα. Αυτό όμως προκάλεσε και προκλήσεις. Οι υπερβολικά γρήγορες ταχύτητες φόρτισης μπορεί να προκαλέσουν επιμετάλλωση λιθίου, όπου το λίθιο συσσωρεύεται στην επιφάνεια της ανόδου αντί να απορροφάται σωστά και να παρέχει οποιαδήποτε σημαντική ενέργεια.

Η επιμετάλλωση μειώνει την απόδοση της μπαταρίας, επιβραδύνει τις ταχύτητες φόρτισης και δημιουργεί ακόμη και κινδύνους για την ασφάλεια, όπως βραχυκυκλώματα. Οι ερευνητές του Μίτσιγκαν απέτρεψαν την επιμετάλλωση επικαλύπτοντας την μπαταρία με ένα υαλώδες υλικό κατασκευασμένο από βορικό ανθρακικό λίθιο, πάχους περίπου 20 νανόμετρων. Ως αποτέλεσμα, οι κυψέλες φορτίστηκαν με ρυθμό 6 C, πράγμα που σημαίνει ότι μια πλήρης φόρτιση χρειάστηκε μόλις 10 λεπτά σε κλίμα κάτω από το μηδέν. Να σημειώσουμε πως, με ρυθμό 1C, μια μπαταρία φορτίζεται σε μία ώρα.

Αυτή η τεχνική μπορεί ακόμη και να υιοθετηθεί χωρίς σημαντικές αλλαγές στα υπάρχοντα εργοστάσια, δήλωσε ο καθηγητής μηχανολογίας και επιστήμης υλικών Neil Dasgupta, ο οποίος είναι επίσης ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

Αυτό που παραμένει άγνωστο για αυτό το πείραμα, ωστόσο, είναι το μέγεθος της μπαταρίας και η ποσοστιαία περιοχή. Δεν είναι σαφές εάν ο χρόνος φόρτισης των 10 λεπτών ήταν για πλήρη φόρτιση 0-100% ή για συμπλήρωση 20-80% που οι αυτοκινητοβιομηχανίες συνιστούν στους ιδιοκτήτες ηλεκτρικών οχημάτων για να διατηρήσουν τη μακροπρόθεσμη υγεία της μπαταρίας.

Αυτό δεν σημαίνει ότι τα ηλεκτρικά είναι χάλια στον κρύο καιρό καθώς τα περισσότερα σύγχρονα EV έχουν ευρύτερο φάσμα λειτουργίας. Ένα Tesla Model 3, για παράδειγμα, έχει θερμοκρασία λειτουργίας μεγαλύτερη από αυτή που υποστήριξαν οι ερευνητές σε αυτή τη μελέτη για το πείραμά τους.

Η μπαταρία του Μοdel 3 μπορεί να λειτουργήσει μεταξύ -22F και 140F, σύμφωνα με το εγχειρίδιο χρήσης του. Αλλά μόνο και μόνο επειδή η μπαταρία του είναι λειτουργική σε αυτές τις θερμοκρασίες δεν σημαίνει ότι είναι αποτελεσματική. Δεκάδες ιδιοκτήτες Tesla αναφέρουν πώς η εμβέλεια πέφτει κατακόρυφα όταν ο υδράργυρος πέσει κάτω από το μηδέν.

Η μελέτη, από την άλλη πλευρά, λέει ότι οι μπαταρίες EV με τόσο προηγμένες χημικές ιδιότητες μπορούν όχι μόνο να λειτουργούν άψογα σε ακραίες θερμοκρασίες, αλλά και να φορτίζονται γρήγορα χωρίς απώλεια απόδοσης ή υποβάθμιση.