Вчені створили безпечний та високопотужний літій-іонний акумулятор
Група дослідників з Центру технологій зберігання акумуляторів та енергії (BEST, штат Пенсильванія) розробили новітній літій-іонний акумулятор. Він безпечний, має високу потужність і може працювати протягом 1 мільйона миль (≈ 1 609 345 км).
Акумулятори електромобілів, зазвичай, вимагають компроміс між безпекою та щільністю енергії. Якщо акумулятор має високу енергію і питому потужність, що потрібно, наприклад, для руху в гору, є ймовірність, що він може спалахнути або вибухнути за неправильних умов. Матеріали, які мають низьку щільність енергії/потужності, мають високу безпеку, але натомість пропонують погану продуктивність. Ще немає матеріалу, який запопонував обидва варіанти. З цієї причини інженери акумуляторів вибирають продуктивність, а не безпеку.
«У цій роботі ми вирішили, що збираємося використовувати зовсім інший підхід. Ми розділили нашу стратегію на два етапи. Спочатку ми хотіли створити високостабільний акумулятор з високостабільних матеріалів», – Чао-Ян Ван, професор механіки, хімії, матеріалознавства та інженерії
Другим кроком було запровадження миттєвого нагріву. Близько чотирьох років тому Чао-Ян Ван розробив акумулятор, який самостійно нагрівався, щоб вирішити проблему поганої роботи в холодному кліматі. Акумулятор використовує електричний струм для нагріву за лічені секунди. При нагріванні акумулятора від кімнатної температури до приблизно 140° F (60° C) – миттєво підвищується реактивність, тому що закон кінетики полягає в тому, що реактивність зростає експоненціально з температурою.
«Завдяки цим двом крокам я можу отримати високу безпеку, коли акумулятор не використовується, і високу потужність, коли вона є», – Чао-Ян Ван
Літій-іонний акумулятор, що сам нагрівається, називається All Climate. Він був ухвалений кількома автомобільними компаніями, включаючи BMW, і був обраний для живлення парку з 10 000 автомобілів, які будуть використовуватися для перевезення людей між об’єктами на наступних зимових Олімпійських іграх в Пекіні.
Центр перевіряє безпеку акумулятора, використовуючи обладнання для забивання цвяхів. Вони вбивають цвях, викликаючи коротке замикання. Потім вони контролюють осередок для температури і напруги. Різниця в температурі для пасивації елемента становила 212° F (100° C) – у порівнянні зі стандартним акумулятором, який мав температуру 1832° F (1000° C), що є величезним досягненням.
Оскільки їхні акумулятори виготовлені зі стабільних матеріалів, вони мають тривалий термін служби. Навіть при 140° F їхнє число циклів перевищує 4000, чого вистачатиме на понад 1.5 млн км. Наступним проектом команди буде розробка твердотільного акумулятора, який, ймовірно, також потребуватиме нагрівання.