Výskumníci z Arbor Battery Innovations v spolupráci s Univerzitou v Michigane predstavili revolučný typ lítium-iónovej batérie, ktorá by mohla znamenať zásadný zlom pre elektromobily v chladnom počasí. Kým bežné batérie pri nízkych teplotách strácajú kapacitu a spomaľujú nabíjanie, táto experimentálna technológia dokáže batériu nabiť už za 10 minút aj pri -10 °C a pritom bez akéhokoľvek zhoršenia výkonu či skrátenia dojazdu, informuje Insideevs.

Skombinovali správne materiály

Tento problém je známy každému majiteľovi elektromobilu – v zime sa totiž nabíjanie predlžuje a dojazd skracuje. Ak v lete nabiješ auto za 20 minút, v zime to môže trvať o niekoľko minút dlhšie. A práve tieto faktory odrádzajú mnohých záujemcov o prechod na elektrické vozidlá, najmä v oblastiach s extrémne nízkymi teplotami.

Vedci sa však rozhodli problém vyriešiť inovatívne. Vytvorili špeciálnu 3D elektródovú architektúru, ktorá je odolná voči extrémnym teplotám. Ich články boli schopné zvládnuť 100 cyklov nabíjania bez pozorovateľnej degradácie. Kľúčom k ich úspechu bola kombinácia technológie laserového opracovania grafitu a nanesenia špeciálnej sklovitej vrstvy z materiálu na báze lítium-borát-karbonátu s hrúbkou len 20 nanometrov.

Midjourney/Facebook/Lubo Žiško

Zvolili inovatívny prístup

Problémom bežných batérií je, že keď teplota výrazne klesne, pohyb elektrónov sa spomalí, čo má za následok zníženie výkonu aj rýchlosti nabíjania. Hoci dnešné elektromobily  predchádzajú týmto situáciám pomocou systémov predhriatia batérie či tepelných čerpadiel, tieto riešenia problém úplne neodstraňujú, len ho dočasne zmierňujú. Výrobcovia batérií často siahajú po hrubších anódach, čo má zvýšiť ich tepelnú odolnosť, no nie vždy to funguje – lítium sa v takýchto anódach nemusí správne pohybovať, čo vedie k pomalšiemu nabíjaniu a nižšiemu výkonu.

Vedci z Michiganu preto zvolili iný prístup. Do grafitových anód vypálili laserom mikroskopické štruktúry, ktoré umožňujú iónom rýchlejšie usadenie. Tento krok ale priniesol aj nové výzvy, ako je riziko tzv. platingu – teda ukladania lítia na povrchu anódy namiesto toho, aby sa absorbovalo do nej. Plating znižuje výkon batérie, spomaľuje nabíjanie a môže dokonca viesť k skratom.

Túto prekážku však výskumníci prekonali aplikovaním už spomínanej sklovitej vrstvy, ktorá zabraňuje platingu. Výsledkom je nabíjanie rýchlosťou 6C – čo znamená plné nabitie za 10 minút aj v mínusových teplotách. Len pre porovnanie, pri štandardnej rýchlosti 1C trvá nabitie hodinu. A čo je ešte dôležitejšie, túto technológiu možno podľa profesora Neila Dasguptu implementovať do existujúcich výrobných liniek bez zásadných úprav.

Otázne však zostáva, aký veľký bol batériový článok v tomto experimente a či spomínané 10-minútové nabíjanie platí pre plný rozsah (0–100 %) alebo len pre odporúčané rýchlonabíjacie okno 20–80 %, ktoré sa využíva na zachovanie dlhej životnosti batérie. Autori štúdie na tieto otázky zatiaľ neodpovedali.

Aj keď niektoré dnešné elektromobily, ako napríklad Tesla Model 3, dokážu fungovať v rozmedzí teplôt od -30 °C do +60 °C, v praxi majitelia často hlásia výrazný pokles dojazdu, keď teploty klesnú pod bod mrazu. Táto nová batéria by mohla byť odpoveďou na tieto problémy keďže nielenže pracuje efektívne aj v mrazoch, ale zároveň si zachováva rýchlosť nabíjania a výkon, čo znie ako ideálny scenár pre reálnu prevádzku.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita