Создан аккумулятор, способный зарядить электромобиль за 10 минут

В США химики и инженеры создали новый тип литий-ионных аккумуляторов, которые могут заряжаться при высоких температурах и при этом не взрываться. Они смогут заряжать электромобили за 10 минут или даже быстрее. Об этом сообщила пресс-служба Пенсильванского университета со ссылкой на публикацию в научном журнале Joule.

«Наша батарея позволит электромобилю проехать около 320−480 км после всего десяти минут зарядки. И мы можем поддерживать подобные темпы работы на протяжении 2,5 тысяч циклов заряда и разряда, что эквивалентно пробегу примерно в 800 тысяч км», — пояснил один из авторов работы Чао-Ян Ван из Пенсильванского университета.

Современные аккумуляторы состоят из трех частей — катода, анода и электролита. Первый играет роль положительного полюса и источника энергии, второй — отрицательного полюса и «изымателя» тока, а электролит позволяет носителям заряда путешествовать между катодом и анодом. Мощность аккумуляторов напрямую зависит от состава катода, а их долговечность — от того, как сильно разрушается материал электролита и катода при циклах разряда-заряда.

От конструкции всех компонентов батареи зависит и то, насколько они опасны для человека. К примеру, многие типы современных литий-ионных аккумуляторов взрываются из-за того, что при перегреве внутри них начинают возникать короткие замыкания. Они еще больше нагревают аккумулятор, испаряют электролит, превращая его в пузырьки горячего газа, что в конечном итоге приводит к расплавлению всего аккумулятора и взрыву. Подобные опасения, как отмечает Чао-Ян Ван, мешают создавать действительно дешевые и удобные электромобили, так как процесс их «заправки» занимает несколько часов.

Остроумное решение

Авторы статьи нашли остроумное решение для этой проблемы, изучив то, что происходит внутри разогретой батареи во время ее зарядки и разрядки. Они выяснили, что большей части негативных эффектов можно избежать, если соединить один из электродов с тонкой пленкой из никеля, которая равномерно прогревает батарею. Если заряжать аккумулятор относительно недолго, около 10−20 минут, а затем быстро охладить, то его компоненты не будут разрушаться.

Руководствуясь этой идеей, американские исследователи собрали таким образом несколько экспериментальных аккумуляторов, зарядили их и проследили за тем, возникают ли внутри них так называемые «усы». Так ученые называют тонкие нити и пластины из чистого металлического лития, из-за которых возникают короткие замыкания. Они становятся причиной того, что аккумуляторы разогреваются и взрываются.

Как показали эти опыты, литиевые «усы» действительно не формируются, даже если батарея при зарядке успевает нагреться до 60 градусов Цельсия. При этом она выдерживает почти две тысячи циклов заряда-разряда, тогда как обычный аккумулятор, через который пропускают ток аналогичной силы, выходит из строя примерно через 60 циклов.

Что самое важное, модификация батареи увеличила ее стоимость всего на 0,46% за счет добавления никеля. Это, как надеются ученые, позволит их изобретению быстро проникнуть в промышленность и помочь электромобилям стать более привлекательными для потребителей.