Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne, ale wiele z nich boryka się z problemami związanymi z obniżoną wydajnością w niskich temperaturach. Gdy temperatura spada, ładowanie spowalnia, a zasięg jazdy drastycznie się zmniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu Michigan i Arbor Battery Innovations znaleźli obiecujące rozwiązanie, które mogłoby złagodzić te problemy. Opracowali eksperymentalny akumulator litowo-jonowy, który dobrze radzi sobie w temperaturach poniżej zera, umożliwiając szybkie ładowanie i niezawodny zasięg jazdy.
Kluczową innowacją jest specjalna „architektura elektrod 3D”, która pomaga akumulatorowi lepiej radzić sobie w ekstremalnie niskich temperaturach. Zazwyczaj bardzo niskie temperatury spowalniają ruch elektronów w akumulatorach pojazdów elektrycznych, co prowadzi do wydłużenia czasu ładowania i skrócenia odległości przejazdu.
Aby rozwiązać ten problem, badacze skupili się na anodzie, w której podczas ładowania gromadzone są jony litu. Wykorzystali lasery do zmiany grafitu w anodzie, tworząc ścieżki umożliwiające szybsze przemieszczanie się i osadzanie jonów litu. Przyspieszyło to ładowanie, ale stworzyło także nowe wyzwanie: powlekanie litem. Dzieje się tak, gdy lit gromadzi się na powierzchni anody zamiast być wchłaniany, co może negatywnie wpłynąć na wydajność i bezpieczeństwo akumulatora.
Zespół badawczy rozwiązał problem platerowania, nakładając na akumulator bardzo cienką powłokę o grubości około 20 nanometrów. Powłoka ta, wykonana z boranu-węglanu litu, zapobiega osadzaniu się litu. W rezultacie akumulator można szybko naładować w temperaturze 6°C, co oznacza, że można go w pełni naładować w zaledwie 10 minut, nawet w temperaturze -10 stopni Celsjusza (14 stopni Fahrenheita). Naukowcy odkryli, że wydajność akumulatora pozostała wysoka po 100 cyklach ładowania w tak zimnych warunkach.
Neil Dasgupta, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Michigan i współautor badania, stwierdził, że tę nową technologię można dodać do obecnych procesów produkcji akumulatorów bez większych zmian.
Nowoczesne samochody elektryczne korzystają już z wstępnego kondycjonowania akumulatorów i pomp ciepła, aby pomóc w zimnej pogodzie. Jednak metody te nie zawsze działają idealnie i wielu właścicieli pojazdów elektrycznych zauważa spadek zasięgu podczas bardzo zimnej pogody. Jeśli uda się pomyślnie wyprodukować tę nową technologię akumulatorów do pojazdów elektrycznych, może ona pomóc potencjalnym nabywcom, szczególnie na obszarach, gdzie panują surowe warunki zimowe.
