Elbilar blir mer populära, men många har problem med försämrad prestanda i kallt väder. När temperaturen sjunker saktar laddningen ner och körräckvidden minskar också drastiskt. Forskare från University of Michigan och Arbor Battery Innovations har hittat en lovande lösning som kan underlätta dessa problem. De utvecklade ett experimentellt litiumjonbatteri som fungerar bra i minusgrader, vilket möjliggör snabb laddning och pålitlig räckvidd.
Nyckelinnovationen är en speciell "3D-elektrodarkitektur" som hjälper batteriet att hantera extrem kyla bättre. Vanligtvis saktar mycket låga temperaturer ner elektronernas rörelse i elbilsbatterier, vilket leder till längre laddningstider och minskad körsträcka.
För att lösa detta problem fokuserade forskarna på anoden, där litiumjoner lagras under laddning. De använde lasrar för att ändra grafiten i anoden, skapa banor som gör att litiumjoner kan röra sig och avsättas snabbare. Även om detta påskyndade laddningen skapade det också en ny utmaning: litiumplätering. Detta inträffar när litium ansamlas på anodens yta istället för att absorberas, vilket kan skada batteriets prestanda och säkerhet.
Forskargruppen löste pläteringsproblemet genom att applicera en mycket tunn beläggning, cirka 20 nanometer tjock, på batteriet. Denna beläggning, gjord av litiumboratkarbonat, hindrar litium från plätering. Som ett resultat kan batteriet laddas snabbt med en hastighet av 6C, vilket innebär att det kan laddas helt på bara 10 minuter, även vid -10 grader Celsius (14 grader Fahrenheit). Forskarna fann att batteriets prestanda förblev stark efter 100 laddningscykler i dessa kalla förhållanden.
Neil Dasgupta, professor i maskinteknik vid University of Michigan och medförfattare till studien, konstaterade att denna nya teknik kan läggas till nuvarande batteritillverkningsprocesser utan större förändringar.
Moderna elbilar använder redan batterikonditionering och värmepumpar för att hjälpa till med kallt väder. Dessa metoder fungerar dock inte alltid perfekt, och många elbilsägare märker att räckvidden minskar under mycket kallt väder. Om denna nya batteriteknik framgångsrikt kan produceras för elfordon kan den hjälpa potentiella köpare, särskilt i områden med hårda vinterförhållanden.
