Исследования показывают, что электромобили могут заряжаться на 500% быстрее в холодную погоду благодаря новому производственному процессу.

В новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Joule, ученые объяснили, как они могли бы заметно повысить скорость зарядки литий-ионных аккумуляторов при температурах до 14 градусов по Фаренгейту (минус 10 градусов по Цельсию), изменив конструкцию аккумулятора и химические реакции, которые происходят во время зарядки.

Низкие температуры ограничивают скорость зарядки и снижают общую энергоэффективность из-за химических процессов, происходящих во время зарядки. Аккумуляторы работают за счет перемещения ионов лития между двумя электродными пластинами в жидком растворе электролита. Этот процесс эффективен при более высоких температурах, но в более холодных условиях жидкий электролит загустевает, уменьшая электрический ток и тем самым увеличивая время зарядки.

Производители решают эту проблему несколькими способами, в том числе увеличивают толщину электродов, используемых в элементах питания, или изменяют конструкцию самой батареи. Но эти шаги еще больше усугубили проблему.

Ранее исследователи создали то, что они назвали новыми «путями» в аноде — электроде, который получает ионы лития во время зарядки и отправляет электроны к катоду на противоположном конце.

Чтобы создать эти пути, ученые использовали лазеры для проделывания отверстий в графитовых слоях анода, что позволило ионам лития двигаться быстрее и тем самым быстрее внедряться в электрод.

Этот более ранний проект ускорил время зарядки, но в холодных погодных условиях это привело к накоплению лития на аноде. Это «покрытие» предотвращало реакцию электрода с жидким электролитом.

Чтобы предотвратить образование этого слоя, в новом исследовании ученые покрыли батарею материалом толщиной 20 нанометров, изготовленным из бората-карбоната лития. Предыдущие исследования твердотельных аккумуляторов показали, что этот материал повышает эффективность доставки ионов.

По словам исследователей, в данном случае покрытие в сочетании с новой технологией позволило повысить эффективность зарядки на 500% при минусовых температурах.

Аккумуляторы, модифицированные с использованием этих технологий, также сохраняли 97% своей емкости даже при быстрой зарядке до 100 раз при отрицательных температурах.