Пробивът позволява на евтината батерия за електрически превозни средства да се зарежда само за 10 минути

ТЕМИ:
Технология на батерията, енергия, Пен Държавен университет, популярна, батерия за електрически превозни средства
До 18 януари 2021 г. от ПЕНСКИЯ ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ

Термомодулирана батерия за електрически превозни средства за масовия пазар без притеснения за обхват и с ненадмината безопасност, ниска цена и не съдържаща кобалт, се разработва от екип от инженери от Пенсилвания. Кредит: лабораторията на Chao-Yang Wang, Пен Пенсилвания.

Тревогата от обхвата, страхът от изчерпване на захранването, преди да успеете да презаредите електрическо превозно средство, може да остане в миналото, според екип от инженери от Пен щат, които разглеждат литиево -железни фосфатни батерии с обсег от 250 мили с възможност за зареждане за 10 минути.

„Разработихме доста умна батерия за електрически превозни средства за масовия пазар с паритет на разходите с превозни средства с двигатели с вътрешно горене“, каза Чао-Ян Уанг, Уилям Е. Дифендерфер Катедра по машиностроене, професор по химическо инженерство и професор по материалознание и инженерство и директор на Центъра за електрохимични двигатели в щата Пен. „Вече няма безпокойство за обхвата и тази батерия е достъпна“

Изследователите също така казват, че батерията трябва да издържи 2 милиона мили през живота си.

Те съобщават днес (18 януари 2021 г.) в Nature Energy, че ключът към дълготрайното и бързо презареждане е способността на батерията бързо да се нагрее до 140 градуса по Фаренхайт, за зареждане и разреждане и след това да се охлади, когато батерията не работи.

„Много бързото зареждане ни позволява да намалим размера на батерията, без да предизвикваме безпокойство в обхвата“, каза Уанг.

Батерията използва подход за самозагряване, разработен преди това в центъра на Wang. Самонагряващата се батерия използва тънко никелово фолио с единия край, прикрепен към отрицателния извод, а другият се простира извън клетката, за да създаде трети терминал. След като електроните текат, той бързо загрява никеловото фолио чрез нагряване с съпротивление и затопля вътрешността на батерията. След като вътрешната температура на батерията е 140 градуса F, превключвателят се отваря и батерията е готова за бързо зареждане или разреждане.

Екипът на Wang моделира тази батерия, използвайки съществуващи технологии и иновативни подходи. Те предполагат, че използвайки този метод на самозагряване, те могат да използват евтини материали за катода и анода на батерията и безопасен електролит с ниско напрежение. Катодът е термично стабилен, литиев железен фосфат, който не съдържа нито един от скъпите и критични материали като кобалт. Анодът е изработен от графит с много големи частици, безопасен, лек и евтин материал.

Поради самонагряването, изследователите казаха, че не трябва да се притесняват от неравномерното отлагане на литий върху анода, което може да причини опасности от литиеви шипове.
„Тази батерия е намалила теглото, обема и разходите“, каза Уанг. „Много съм щастлив, че най -накрая намерихме батерия, която ще бъде от полза за масовия потребителски пазар.“

Според Уанг тези по -малки батерии могат да произвеждат голямо количество енергия при нагряване - 40 киловатчаса и 300 киловата мощност. Електрически автомобил с тази батерия може да измине от 0 до 60 мили в час за 3 секунди и ще кара като Porsche, каза той.
„Ето как ще променим околната среда и няма да допринасяме само за луксозните автомобили“, каза Уанг. „Нека всеки си позволи електрически превозни средства“

Справка: „Термомодулирани литиево-железни фосфатни батерии за електрически превозни средства за масовия пазар“ от Xiao-Guang Yang, Teng Liu и Chao-Yang Wang, 18 януари 2021 г., Nature Energy.
DOI: 10.1038/s41560-020-00757-7

Други изследователи от Пен щат, работещи по този проект, бяха Xiao-Guang Yang, асистент-изследовател по машиностроене, и Teng Liu, докторант по машиностроене.

Службата за енергийна ефективност и възобновяема енергия на Министерството на енергетиката на САЩ и Фондация Уилям Е Дифендерфер подкрепиха това изследване.