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
Chiny rewolucjonizują bezpieczeństwo baterii EV. Niektórzy skorzystają, innych czekają problemy finansowe
Dr Kai-Philipp Kairies, CEO ACCURE Battery Intelligence, podkreśla, że nowy chiński standard GB38031-2025 może nie tylko zmienić zasady bezpieczeństwa w samych Chinach, ale także wpłynąć globalnie – od polityk krajowych po inwestycje w laboratoria testowe i strategie producentów. Kluczową zmianą jest wymóg, by baterie EV wytrzymały aż 120 minut po zjawisku termicznego rozbiegania – dotąd wystarczyło 5 minut.
Jak mikrouszczelnienia ratują wodór? Freudenberg zdradza szczegóły
Freudenberg Sealing Technologies prezentuje zaawansowane technologicznie uszczelnienia do elektrolizerów, sprężarek, ogniw paliwowych i silników wodorowych. Firma podkreśla ich kluczową rolę w budowie bezpiecznej i wydajnej infrastruktury wodorowej.
XPENG X9 ładuje 405 km w 10 minut. Nowy elektryk z AI będzie w Europie pod koniec 2025 r.
XPENG zaprezentował nowy elektryczny model MPV – X9 2025. Pojazd wyróżnia się ultraszybkim ładowaniem, systemem autonomicznej jazdy Turing AI i luksusowym wyposażeniem wnętrza. To pierwszy model marki z tymi funkcjami w standardzie.
Volkswagen stawia na AI w Chinach, gdzie sztuczna inteligencja króluje na drogach
Volkswagen Group wprowadza na rynek chiński nowy system wspomagania kierowcy oparty na sztucznej inteligencji. Rozwiązanie zaprojektowano specjalnie pod wymagające warunki ruchu drogowego w Chinach. Grupa wzmacnia tym samym swoje zaangażowanie w strategię „In China, for China” i dołącza do grona firm, które rozwijają zaawansowane systemy AI w segmencie pojazdów elektrycznych.
Rekordowy wzrost mocy OZE w 2024 roku. 5 kluczowych faktów w raporcie IRENA
Według najnowszego raportu IRENA, w 2024 roku globalna moc odnawialnych źródeł energii wzrosła o rekordowe 585 GW. Aż 92% nowej mocy zainstalowanej na świecie pochodziło z OZE. Organizacja wskazuje 5 najważniejszych faktów dotyczących odnawialnych źródeł energii w minionym roku.
LONGi bije kolejne rekordy PV. 34,85% sprawności ogniwa tandemowego (perowskit-krzem)
Chińska firma LONGi ustanowiła nowy światowy rekord sprawności ogniwa tandemowego krzem-perowskit – 34,85%. Osiągnięcie to zostało potwierdzone przez amerykański instytut NREL. Firma poprawiła również sprawność ogniwa krzemowego HIBC do poziomu 27,81%.
Komentarze