Kendaraan listrik dapat memuat 500% lebih cepat dalam cuaca dingin berkat proses manufaktur baru, investigasi menunjukkan.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan pada 17 Maret di majalah JoulePara ilmuwan menjelaskan bagaimana mereka dapat secara signifikan meningkatkan laju beban baterai ion lithium dalam suhu serendah 14 derajat Fahrenheit (minus 10 derajat Celcius) menyesuaikan desain struktural baterai dan mengubah reaksi kimia yang terjadi selama beban.
Para peneliti dapat “secara bersamaan mencapai muatan cepat yang ekstrem pada suhu rendah, tanpa mengorbankan kepadatan energi baterai ion lithium.” Neil DasguptaPenulis Studi dan Associate Profesor Teknik Mesin dan Ilmu Material di Universitas -Michigan, katanya dalam a penyataan.
Suhu dingin membatasi laju beban dan mengurangi efisiensi energi umum karena proses kimia yang dipertaruhkan selama beban.
Baterai bekerja dengan memindahkan ion lithium antara dua pelat elektroda dalam larutan elektrolit cair. Proses ini efisien dalam suhu yang lebih hangat, tetapi dalam kondisi yang lebih dingin, cairan elektrolitik tebal, mengurangi arus listrik dan dengan demikian memperpanjang waktu beban.
Ini adalah masalah yang telah diatasi oleh pabrikan dalam beberapa cara, termasuk peningkatan ketebalan elektroda yang digunakan dalam sel baterai atau memodifikasi struktur baterai itu sendiri. Tetapi langkah -langkah ini semakin memperburuk masalah. Studi 2023 tentang efisiensi baterai lithium -ion menunjukkan perubahan pada komposisi elektrolit Mencegah kemampuan pengisian cepatMisalnya.
Peneliti membuat ‘jalan’ baru untuk ion
Di dalam studi sebelumnya Diterbitkan pada tahun 2020, para peneliti menciptakan apa yang mereka gambarkan sebagai “jalan” baru pada anoda: elektroda yang menerima ion lithium selama pemuatan dan mengirim elektron ke katoda di ujung yang berlawanan.
Untuk membuat jalan -jalan ini, para peneliti menggunakan laser untuk mendorong lubang di lapisan grafit anoda, yang memungkinkan ion lithium bergerak lebih cepat, yang berarti bahwa mereka dapat tertanam lebih cepat di dalam elektroda.
Proyek sebelumnya ini mempercepat waktu pengisian, tetapi dalam kondisi cuaca dingin, menciptakan akumulasi lithium di anoda. “Veneer” ini mencegah elektroda bereaksi dengan cairan elektrolitik.
“Pelat itu mencegah seluruh elektroda dimuat sekali lagi, mengurangi kapasitas energi baterai”, rekan studi Broj JangidSeorang anggota riset senior University of Michigan, kata Live Science.
Untuk mencegah lapisan ini terbentuk, dalam penelitian baru mereka menutupi baterai dengan bahan nanometrik tebal yang terbuat dari lithium -boray carboye. Penelitian sebelumnya dalam baterai solid state menunjukkan bahwa materi ini Efisiensi pengiriman ion yang ditingkatkan.
Dalam hal ini, lapisan, dikombinasikan dengan teknik rute, menawarkan peningkatan 500% dalam efisiensi beban dalam suhu sub -ADO, kata para peneliti. Baterai yang dimodifikasi menggunakan teknik -teknik ini juga mempertahankan 97% dari kapasitasnya, bahkan ketika dengan cepat dibebankan hingga 100 kali dalam suhu pengasuhan.
Sementara penelitian ini terbatas, Dasgupta mengatakan perubahan itu mudah diimplementasikan di tingkat manufaktur dan dapat memiliki implikasi kisaran tinggi.
“Kami membayangkan pendekatan ini sebagai sesuatu yang dapat diadopsi oleh produsen baterai EV tanpa perubahan penting di pabrik yang ada,” kata Dasgupta.
