Elektrische auto’s worden steeds populairder, maar velen hebben te maken met verminderde prestaties bij koud weer. Wanneer de temperatuur daalt, vertraagt het opladen en wordt ook het rijbereik drastisch verminderd. Onderzoekers van de Universiteit van Michigan en Arbor Battery Innovations hebben een veelbelovende oplossing gevonden die deze problemen zou kunnen verlichten. Ze ontwikkelden een experimentele lithium-ionbatterij die goed presteert bij temperaturen onder het vriespunt, waardoor snel opladen en een betrouwbaar rijbereik mogelijk zijn.
De belangrijkste innovatie is een speciale ‘3D-elektrodearchitectuur’ die ervoor zorgt dat de batterij beter bestand is tegen extreme kou. Doorgaans vertragen zeer lage temperaturen de beweging van elektronen in EV-batterijen, wat leidt tot langere oplaadtijden en een kortere rijafstand.
Om dit probleem aan te pakken, concentreerden de onderzoekers zich op de anode, waar lithiumionen worden opgeslagen tijdens het opladen. Ze gebruikten lasers om het grafiet in de anode te veranderen, waardoor paden ontstonden waardoor lithiumionen sneller konden bewegen en neerslaan. Hoewel dit het opladen versnelde, creëerde het ook een nieuwe uitdaging: lithiumplating. Dit gebeurt wanneer lithium zich ophoopt op het oppervlak van de anode in plaats van te worden geabsorbeerd, wat de prestaties en veiligheid van de batterij kan schaden.
Het onderzoeksteam loste het galvaniseringsprobleem op door een zeer dunne coating van ongeveer 20 nanometer dik op de batterij aan te brengen. Deze coating, gemaakt van lithiumboraatcarbonaat, voorkomt dat lithium beplating. Hierdoor kan de batterij snel worden opgeladen met een snelheid van 6 graden Celsius, wat betekent dat hij in slechts 10 minuten volledig kan worden opgeladen, zelfs bij -10 graden Celsius (14 graden Fahrenheit). De onderzoekers ontdekten dat de prestaties van de batterij sterk bleven na 100 oplaadcycli in deze koude omstandigheden.
Neil Dasgupta, hoogleraar werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Michigan en co-auteur van het onderzoek, verklaarde dat deze nieuwe technologie zonder grote veranderingen aan de huidige batterijproductieprocessen kan worden toegevoegd.
Moderne elektrische auto's maken al gebruik van batterijvoorconditionering en warmtepompen om te helpen bij koud weer. Deze methoden werken echter niet altijd perfect, en veel EV-eigenaren merken dat de actieradius afneemt bij zeer koud weer. Als deze nieuwe batterijtechnologie met succes voor elektrische voertuigen kan worden geproduceerd, kan dit potentiële kopers helpen, vooral in gebieden met barre winteromstandigheden.
