Rewolucja z Michigan: baterie EV ładują się 5 razy szybciej w mrozie
Naukowcy z Uniwersytetu Michigan opracowali nowy proces produkcji baterii do pojazdów elektrycznych. Dzięki temu możliwe jest pięciokrotnie szybsze ładowanie w temperaturach poniżej zera, bez utraty pojemności energetycznej. Nowe rozwiązanie nie wymaga zmian w liniach produkcyjnych i może być wdrożone przez obecnych producentów.
Problemy z ładowaniem w niskich temperaturach
Obecnie stosowane baterie litowo-jonowe tracą wydajność podczas ładowania w niskich temperaturach. Dzieje się tak, ponieważ przepływ jonów litu między elektrodami przez ciekły elektrolit ulega spowolnieniu. Skutkuje to nie tylko wolniejszym ładowaniem, ale również mniejszą mocą baterii.
Producenci pojazdów elektrycznych próbowali rozwiązać ten problem, zwiększając grubość elektrod w ogniwach. Choć zwiększa to zasięg pojazdów, ogranicza dostępność litu w głębi elektrody, przez co proces ładowania staje się jeszcze wolniejszy.
Nowatorskie podejście zespołu z Michigan
Zespół naukowców pod kierunkiem Neila Dasgupty z Uniwersytetu Michigan zaprojektował proces produkcji baterii, który eliminuje dotychczasowe ograniczenia. Jak wyjaśnia Dasgupta:
Po raz pierwszy pokazaliśmy sposób, w jaki można jednocześnie osiągnąć ekstremalnie szybkie ładowanie w niskich temperaturach, bez poświęcania gęstości energii baterii litowo-jonowej.
Nowa technologia pozwala ładować baterie nawet 500% szybciej w temperaturze -10°C (14°F). Kluczowe znaczenie mają dwie modyfikacje: strukturalna i chemiczna.
Wcześniej zespół Dasgupty opracował metodę wiercenia tuneli o szerokości 40 mikrometrów w anodzie. Robiono to za pomocą laserów, które przebijały się przez grafit. Takie kanały umożliwiają szybki dostęp jonów litu do głębszych warstw elektrody. Przyspieszyło to ładowanie w temperaturze pokojowej, ale nie rozwiązywało problemów przy mrozie.
Kolejnym krokiem było zapobieżenie tworzeniu się warstwy chemicznej na powierzchni elektrody, która w niskiej temperaturze utrudnia przepływ litu i powoduje odkładanie się metalu na anodzie. Jak tłumaczy Manoj Jangid, współautor badania:
To osadzanie się metalu uniemożliwia naładowanie całej elektrody, ponownie zmniejszając pojemność energetyczną baterii.
Aby temu zapobiec, naukowcy pokryli elektrodę cienką, bo zaledwie 20-nanometrową warstwą szklistego materiału złożonego z boranu i węglanu litu. Takie rozwiązanie zapobiegło tworzeniu się niepożądanej warstwy oraz znacząco przyspieszyło ładowanie w zimnie.
Zobacz również: Innowacje energetyczne zwalniają: miliardy na badania i rozwój są zagrożone
Imponujące wyniki testów
Baterie testowe, w których zastosowano zarówno kanały, jak i powłokę ochronną, zachowały 97% pojemności po 100 cyklach szybkiego ładowania w temperaturach poniżej zera. Takie osiągi otwierają nowe możliwości dla pojazdów elektrycznych w chłodniejszych rejonach świata.
Komercjalizacja i dalsze prace
Proces nie wymaga zmian w istniejących fabrykach, co – zdaniem autorów – ułatwi wdrożenie technologii na szeroką skalę. Rozwój przemysłowej wersji procesu wspiera Michigan Economic Development Corporation, poprzez program MTRAC Advanced Transportation Innovation Hub.
Technologią zainteresowała się firma Arbor Battery Innovations, która posiada licencję na jej komercjalizację. Uniwersytet Michigan i Neil Dasgupta mają w niej udziały finansowe.
Urządzenia opracowano w U-M Battery Lab, a badania materiałowe prowadzono w Michigan Center for Materials Characterization. Wniosek patentowy został już złożony.
Zobacz również: Ogrzewanie i chłodzenie nadwyżkami z fotowoltaiki. Nowe badania z Australii
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Bezpieczeństwo klimatyczne Polski – eksperci o konieczności zintegrowanego zarządzania energią, powietrzem i wodą
Podczas konferencji w Senacie RP eksperci oraz przedstawiciele władz i samorządów podkreślili, że skuteczne budowanie odporności Polski wymaga spójnego zarządzania energią, powietrzem i wodą. Przedstawiono propozycje zmian prawnych mających wzmocnić bezpieczeństwo kraju.
300 tys. zł dla szkół, bibliotek i uczelni. Rusza kolejna edycja programu „Czysta Moc Energii”
Respect Energy uruchamia drugą edycję programu grantowego „Czysta Moc Energii”, w ramach którego instytucje edukacyjne i lokalne ośrodki z całej Polski mogą zdobyć środki na działania związane z edukacją energetyczną i klimatyczną. Do rozdysponowania jest łącznie 300 tys. zł, a pojedyncze granty wynoszą 30 tys. zł.
Program ponownie pokazuje, że transformacja energetyczna to nie tylko wielkie inwestycje i decyzje na szczeblu centralnym, ale również oddolne inicjatywy realizowane blisko ludzi – w szkołach, bibliotekach czy domach kultury.
PGE prezentuje wyniki finansowe i operacyjne za 2025 rok: wzrost EBITDA i spadek zadłużenia
Grupa PGE opublikowała szczegółowe wyniki za 2025 rok, notując wzrost powtarzalnego zysku EBITDA i obniżenie zadłużenia netto. Największy udział w wynikach miała dystrybucja oraz segmenty ciepłowniczy i odnawialny.
Nowa Chemia ORLEN: szybciej, sprawniej i taniej – aktualizacja inwestycji w Płocku
ORLEN zaktualizował projekt Nowa Chemia, znacząco redukując koszty i ustalając realny harmonogram. Inwestycja w Płocku ma przynieść szybsze efekty, większy udział polskich firm i poprawę efektywności energetycznej.
GAZ-SYSTEM z pozytywną opinią KE w sprawie certyfikacji jako operator wodorowy
Komisja Europejska wydała pozytywną opinię dotyczącą certyfikacji niezależności GAZ-SYSTEM jako operatora systemu przesyłowego wodorowego. To pierwszy taki przypadek w Unii Europejskiej i ważny krok dla polskiego rynku wodoru.
PGE Energia Odnawialna wybrała wykonawcę Magazynu Energii Gryfino
PGE Energia Odnawialna zakończyła wybór wykonawcy dla największego w Polsce bateryjnego magazynu energii – inwestycji w Gryfinie. Projekt zrealizuje konsorcjum polskich firm, a dostawcą technologii będzie Fluence Energy.
Komentarze