Полная зарядка электромобиля за 10 минут стала возможной

10-минутный цикл рассчитан на будущее и очень важен для повсеместного внедрения электромобилей

По словам инженеров, владельцы электромобилей вскоре смогут подъехать к заправочной станции, подключить свой автомобиль к зарядному устройству, взять чашку кофе и через 10 минут выехать с полностью заряженным аккумулятором.

«Было продемонстрировано, что можно зарядить электромобиль за десять минут и пройти расстояние от 300 до 500 км». «При этом литий-ионный элемент сохраняет емкость на уровне 91,7 % в течение 2500 циклов зарядки, что в общем эквивалентно почти 800 тысячам километров пути». «Быстрая зарядка - это ключ к широкому внедрению электромобилей».

О своих результатах исследователи рассказали в выпуске журнала Joule [1].

Правительства и компании по всему миру рассматривают возможность создать широкую сеть общественных быстрых зарядных устройств постоянного тока с мощностью, недавно увеличенной до 400 кВт, чтобы за 10 минут передать электромобилю заряд, которого бы хватило на 300 км пробега, так называемой экстремально быстрой зарядки.

Однако на сегодня ни один аккумуляторный электромобиль не может выдержать 400 кВт. Существуют несколько критических барьеров, чтобы осуществить экстремально быструю зарядку, касающихся батарей, транспортных средств и инфраструктуры.

Что касается аккумуляторных технологий, в частности, литирование и необходимость охлаждать аккумулятор во время экстремально быстрой зарядки признаны как две наиболее критичные проблемы.

Когда температура окружающей среды становится ниже 10 градусов Цельсия, при экстремально быстрой зарядке литий-ионные аккумуляторы разлагаются, потому что, вместо того, чтобы ионы лития плавно встраивались в углеродный анод, они оседают на его поверхности. Такое литиевое покрытие снижает емкость элемента, создавая электрические перегрузки и небезопасные условия работы аккумулятора.

Решение для экстремально быстрой зарядки

Для экстремально быстрой зарядки был применен метод асимметричной модуляции температуры, который с одной стороны заряжает литий-ионную батарею при повышенной температуре 60⁰C, чтобы исключить литирование, а с другой, ограничивает время воздействия до ∼10 мин на цикл, чтобы предотвратить серьезный рост твердофазных электролитов и деградацию материалов. Зарядка при более высоких температурах была бы более эффективной, но длительные периоды сильного нагрева ухудшают качество батарей.

В самонагревающейся батарее предполагается использовать тонкую никелевую фольгу, которая с помощью датчика будет нагревать аккумулятор до необходимой температуры. Быстрое охлаждение аккумулятора будет происходить с помощью встроенной в автомобиль системы охлаждения.

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.09.021