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
UE zatwierdza nowe limity masy dla ciężarówek zeroemisyjnych – przełom dla transportu
Ministrowie państw UE zgodzili się na zwiększenie dopuszczalnej masy ciężarówek elektrycznych i wodorowych, by umożliwić im przewóz większych ładunków bez utraty zasięgu. To ważny krok dla rozwoju transportu zeroemisyjnego.
Axpo i GNV przeprowadzają pierwsze bunkrowanie bio-LNG typu ship-to-ship we Włoszech
Axpo oraz włoski operator promowy GNV zrealizowali pierwszą w historii Włoch operację bunkrowania bio-LNG typu ship-to-ship w porcie w Genui. To ważny krok w dekarbonizacji żeglugi morskiej i rozwoju paliw odnawialnych.
Europejskie finansowanie surowców krytycznych – wyzwania i rekomendacje
Europa mierzy się z wyzwaniem skutecznego i odpowiedzialnego finansowania projektów dotyczących surowców przejściowych, kluczowych dla transformacji energetycznej. Brak spójnych mechanizmów i koordynacji na poziomie UE utrudnia rywalizację z globalnymi graczami.
Floty firmowe kluczem do wzrostu popytu na elektryki produkowane w UE
Komisja Europejska przygotowuje nowe przepisy, które mogą zrewolucjonizować rynek samochodów elektrycznych w Europie. Ambitne cele dla flot firmowych mają szansę znacząco zwiększyć produkcję i sprzedaż pojazdów Made-in-EU.
Wyzwania zrównoważonego pozyskiwania biogenicznego CO₂ dla e-paliw w Europie
Produkcja e-paliw, takich jak e-kerosen i e-metanol, wymaga dużych ilości zrównoważonego CO₂. Analiza T&E wskazuje, że dostępność biogenicznego CO₂ w Europie już dziś jest ograniczona i konkurencyjna wobec innych sektorów.
Luka biopaliwowa w prawie UE na 2035 rok: ryzyko niekontrolowanego wzrostu popytu
Nowa analiza T&E wskazuje, że luka w unijnym prawie dotyczącym biopaliw może spowodować gwałtowny wzrost zapotrzebowania na zaawansowane biopaliwa, przewyższający możliwości ich zrównoważonego pozyskania nawet dziewięciokrotnie do 2050 roku.
Komentarze