Самонагревающиеся Li-ионные батареи заряжаются за 15 минут даже при –42 °C, выдерживают 4500 циклов и служат 12 лет

Новые самонагревающиеся батареи можно зарядить за 15 минут при температуре до -42 °C.

Они выдерживают 4500 циклов зарядки с потерей емкости всего 20%.

Это эквивалентно 12 годам срока службы батареи или 280 000 милям пробега электромобиля.

Как это работает?

Новая батарея имеет тонкую никелевую фольгу, один конец которой идет к отрицательному полюсу элемента, а другой выводится наружу, создавая третий полюс. Для замыкания цепи есть переключатель, подключенный к датчику температуры, который позволяет электронам течь через никелевую фольгу, когда температура ниже 20 °C.

Течение электронов создает сопротивление и нагрев в никелевой фольге, что в конечном итоге повышает внутреннюю температуру батареи. Как только температура поднимается (выше 20 °C), переключатель открывается, позволяя электрическому току течь в батарею для быстрой зарядки.

Батарея делает всю эту работу сама; никакого человеческого вмешательства не требуется. Более того, существующие зарядные станции не нужно модифицировать. Переключение между нагревом и зарядкой происходит внутри элемента, а не в зарядном устройстве.

Тестирование

Результаты прототипа были более чем впечатляющими. Исследователи обнаружили, что батарея имеет замечательный циклический ресурс, эквивалентный более чем 12 годам или 280 000 милям пробега электромобиля. Конкретно, батарея выдержала 4500 циклов быстрой зарядки (15 минут) с потерей емкости всего 20% при 0 °C.

Традиционная батарея, с другой стороны, могла потерять 20% емкости всего за 50 циклов зарядки при отрицательных температурах. Это происходит потому, что металлический литий (в избытке) оседает на поверхности анода, вместо того чтобы литий-ионы эффективно встраивались в углеродные аноды. В настоящее время медленная зарядка — единственный возможный способ избежать этого ниже 10 °C.

По словам исследователей, их новый метод обеспечивает способ разделения зарядной кинетики от разрядки в науке о батареях и улучшает зарядку без необходимости новых материалов или химии. Кроме того, он предлагает платформу для создания более продвинутых материалов для батарей без проблем с температурой.

С практической стороны, техника поможет автопроизводителям использовать более компактные и легкие батареи. Она также открывает путь для широкого спектра электроники и устройств: уличных роботов, смартфонов для любого погоды, дронов и микроспутников, работающих на больших высотах.