EV: Raziskovalci najdejo ključno napako, ki omejuje hitrost polnjenja baterije

Ustvarjanje hitrih električnih avtomobilov je meč z dvema robovoma. Po eni strani je zmanjšanje časa polnjenja iz ur v minuto ključni korak k privlačnosti EV za potrošnike - nihče ne želi čakati na črpalko eno uro in pol. Vendar so raziskave pokazale, da hitro polnjenje baterije avtomobila ovira njegovo delovanje.

Podjetja, kot so Tesla in Porsche, so v ospredju reševanja tega problema, s čimer poskušajo privabiti potrošnike v svoje EV, tako da se lahko pohvalijo s »ultra-hitrim« časom polnjenja. Toda pospešitev procesa polnjenja litij-ionskih baterij ustvarja kemično reakcijo, znano kot litijeva, ki lahko sčasoma močno poslabša baterijo avtomobila. Na srečo je skupina ameriških znanstvenikov izkoristila moč rentgenske tehnologije, da bi bolje razumela ta pojav, da bi v prihodnosti razvila boljše baterije.

Študija, objavljena v reviji Znanost o energiji in okolju, posebej pregledane kovinske celice, litij-ionske baterije za ponovno polnjenje z grafitnimi elektrodami ali pozitivno in negativno nabite komponente celice. Z uporabo tehnike, ki je znana kot difrakcija rentgenskih žarkov z energijo, so raziskovalci uspeli zajeti »film« akumulatorjev, ki se je med hitrim polnjenjem začel motiti. To jim je dalo jasno sliko o tem, kako se litijeva prevleka lahko pojavi v veliko večjih celicah, ki se bodo sčasoma uporabljale za napajanje avtomobilov in pametnih telefonov.

Raziskovalci so tudi ugotovili, da elektrolit - ali tekočina v litij-ionskih baterijah, ki nosi polnilnik med elektrodami - nagiba k strjevanju v bližini separatorja, membrane med elektrodami celice. Daniel Abraham, znanstvenik za baterije v ameriškem ministrstvu za energijo in soavtor študije, pojasnjuje, kako je to raziskovalcem omogočilo boljše razumevanje natančno kar povzroča to hitro poslabšanje.

"To lahko pričakujete samo iz zdrave pameti," je dejal v izjavi. "Toda ko vidimo, kako se litij porazdeli v elektrodi, pridobivamo sposobnost natančnega določanja nehomogenega načina staranja baterije."

Izkazalo se je, da litij povzroča širjenje kristalinične strukture grafita, kar vodi do majhnega odlaganja kovine v bližini separatorja. Čez nekaj časa začne ta gradnja vplivati ​​na celotno zmogljivost celice, kar zmanjšuje obseg avtomobila ali celotno življenjsko dobo baterije v telefonu.

Trenutno je edini način za preprečevanje litijeve obloge, da se izognete prenapetosti, glede na UPS Battery Center. To ni povsem združljivo z misijo industrije EV, da nekega dne izpolni naše sanje s hitrim polnjenjem. Toda to bi lahko rešili, če bi znanstveniki iz baterije odkrili način za zamenjavo grafita z manj kristaliničnim materialom.

Zdaj, ko sta Abraham in njegovi sodelavci ugotovili, kako opazovati litijeve prevleke, nameravajo preučiti večje baterijske vrečke, ki jih najdemo v EV in pametnih telefonih. Na ta način lahko delajo v smeri posebnih rešitev za ustvarjanje dolgotrajnih baterij, ki se lahko hitro polnijo, kar je razvoj, ki bo, ko bo dosežen, zagotovo povzročil šok v številnih industrijah.