Szybkie ładowanie EV zimą? Naukowcy mają na to sposób!

• Naukowcy z Uniwersytetu Michigan opracowali metodę umożliwiającą 5-krotnie szybsze ładowanie akumulatorów EV w temperaturach do -10°C dzięki mikrokanałom i cienkiej warstwie ochronnej na anodzie.
• Technologia umożliwia skrócenie czasu ładowania zimą z ponad godziny do kilkunastu minut i zachowuje 97% pojemności po 100 cyklach, bez potrzeby przebudowy linii produkcyjnych.
• Nowe rozwiązanie może znacząco zwiększyć atrakcyjność EV, szczególnie w chłodnym klimacie, gdzie dotąd ograniczenia zimowego ładowania zniechęcały potencjalnych nabywców.

Jak szybko załadować elektryka przy niskiej temperaturze? Badacze z Michigan z przełomowym odkryciem

Naukowcy z Uniwersytetu Michigan opracowali metodę, która pozwala ładować akumulatory litowo-jonowe nawet 5 razy szybciej w temperaturach sięgających -10°C. Ich innowacyjne podejście łączy dwie techniki: stabilizującą powłokę na elektrodzie oraz system mikroskopijnych kanałów, które ułatwiają przemieszczanie się jonów litu. Efekt? Znacznie szybsze i bardziej jednolite ładowanie, bez utraty pojemności energetycznej.

W tradycyjnych ogniwach litowo-jonowych zimno spowalnia ruch jonów litu przez elektrolit, co obniża moc i wydłuża czas ładowania. Aby zrekompensować te ograniczenia, producenci pogrubiają elektrody, by zwiększyć zasięg. Niestety, grubsze elektrody utrudniają szybki dostęp do cząstek litu w głębszych warstwach, co znów spowalnia ładowanie.

Zespół prof. Neila Dasgupty znalazł na to rozwiązanie. Najpierw, przy pomocy lasera, wywiercili w anodzie kanaliki o szerokości ok. 40 mikrometrów, co przyspieszyło ładowanie w temperaturze pokojowej. Następnie zauważyli, że w niskich temperaturach tworzy się chemiczna warstwa na elektrodzie, która blokuje przepływ jonów. Pokrycie elektrody cienką (20 nm) warstwą szklistą z boranu-litu i węglanu zapobiegło temu zjawisku i umożliwiło szybkie ładowanie także w zimie.

Technologia, która może przekonać nieprzekonanych

Wyniki są obiecujące: akumulatory z nową technologią zachowują 97% swojej pojemności nawet po 100 cyklach szybkiego ładowania w zimnie. A to może zmienić reguły gry. Obecnie ładowanie EV zimą potrafi trwać ponad godzinę. Nowe podejście skraca ten czas do zaledwie kilkunastu minut.

To szczególnie istotne w kontekście danych American Automobile Association: w USA od 2023 do 2024 roku liczba dorosłych Amerykanów deklarujących chęć zakupu EV spadła z 23% do 18%. Głównym powodem są problemy z zasięgiem i ładowaniem zimą, które uwidoczniły się podczas mroźnych styczniowych dni 2024 roku.

Na szczęście, nowa technologia nie wymaga gruntownych zmian w fabrykach. Jak zaznacza prof. Dasgupta, może zostać zaadaptowana bez konieczności przebudowy całych linii produkcyjnych. Prace nad komercjalizacją prowadzi firma Arbor Battery Innovations, a projekt wspiera Michigan Translational Research and Commercialization (MTRAC).

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, już wkrótce ładowanie EV zimą przestanie być problemem. Być może fakt ten przekona kolejnych kierowców do przesiadki na samochody elektryczne.

Źródło: news.umich.edu