• Nowy rodzaj akumulatora pozwoli przejechać ponad 3 mln km
  • Przy 300 kW mocy pozwoli w trzy sekundy rozpędzić się do setki
  • Wytwarza 40 kWh energii elektrycznej

Duży zasięg, szybkie ładowanie

Zespół z Penn State pracował nad nowym akumulatorem, tym razem nie litowo-jonowym, ale litowo-żelazowo-fosforanowym. Takie jednostki ładują się w 10 minut i pozwalają pokonać ponad 400 km. Dodatkowym atutem jest niska cena osiągnięta m.in. dzięki wyeliminowaniu kobaltu.

Artykuł o akumulatorze z modulacją termiczną ukazał się w Nature Energy. Autorzy twierdzą w nim, że kluczem do długiej żywotności i szybkiego ładowania jest zdolność akumulatora do szybkiego nagrzania się do 60 st. C w celu naładowania i rozładowania, a następnie schłodzenia, gdy akumulator nie działa.


Wystarczy na ponad 3 mln km

Opracowaliśmy całkiem sprytny akumulator masowego użytku do pojazdów elektrycznych, którego koszty są takie same jak w przypadku pojazdów z silnikiem spalinowym – powiedział Chao-Yang Wang, szef Katedra Inżynierii Mechanicznej, prof. inżynierii chemicznej i materiałowej i dyrektor Electrochemical Engine Center w Penn State.

Według naukowców akumulator nie tylko szybko się ładuje, ale jest także żywotny – pozwoli na przejechanie ponad 3 mln km. Z kolei według Chao-Yang Wanga, bardzo szybkie ładowanie pozwala zmniejszyć pojemność baterii bez obawy o zasięg.

Samonagrzewanie kluczem do sukcesu

Na uczelni opracowano metodę samonagrzewania, którą wykorzystano w nowej konstrukcji. Wykorzystuje się w niej cienką folię niklową z jednym końcem podłączonym do zacisku ujemnego, a drugim wystającym poza ogniwo. Przepływ elektronów gwałtownie podgrzewa folię w wyniku ogrzewania oporowego i jednocześnie podnosi temperaturę wewnątrz baterii. Po osiągnięciu 60 st. C, przełącznik otwiera się i akumulator jest gotowy do szybkiego ładowania lub rozładowania.

Bez drogich materiałów

Zespół Chao-Yang Wanga uważa, że dzięki metodzie samonagrzewania katoda i anoda w akumulatorze mogą być wykonane z tanich materiałów, można też użyć bezpiecznego elektrolitu niskiego napięcia. Katoda jest termostabilnym fosforanem litowo-żelazowym, który nie zawiera drogich i krytycznych materiałów, takich jak kobalt. Anoda jest wykonana z grafitu o bardzo dużych cząstkach, bezpiecznego, lekkiego i niedrogiego. Dodatkowo samonagrzewanie powoduje, że odpada problem nierównomiernego osadzania się litu na anodzie, które powoduje tworzenie się niebezpiecznych dla akumulatorów „zadziorów”.

Czas na masową produkcję?

Podczas ogrzewania akumulator może wytworzyć 40 kWh energii i zapewnić 300 kW mocy. Zdaniem Chao-Yang Wanga pojazd elektryczny z takim akumulatorem przyspieszałby do 100 km/godz. w ciągu trzech sekund. Uczony jest przekonany, że taki akumulator pozwoli na tanią i masową produkcję samochodów elektrycznych, nie tylko luksusowych. - W ten sposób zamierzamy zmienić środowisko. Każdy powinien móc sobie pozwolić na kupno pojazdu elektrycznego – twierdzi Chao-Yang Wang.

Nad projektem pracowali też Xiao-Guang Yang, asystent, a także doktorant Teng Liu. Badania uzyskały wsparcie Biura ds. Efektywności Energetycznej i Energii Odnawialnej Departamentu Energii USA oraz William E. Diefenderfer Endowment.

Nie tylko w Pensylwanii

Nad obniżeniem kosztów i czasu ładowania oraz zwiększeniem zasięgów pracują także inne uczelnie i firmy. Zespół Aptera opracował pojazd elektryczny, który do ładowania wykorzystuje energię słoneczną z paneli fotowoltaicznych umieszczonych na dachu. Z kolei Toyota zamierza wprowadzić na rynek samochód z akumulatorem który będzie ładowany także w ciągu 10 minut.

Przeczytaj także: Uniwersytet Oksfordzki: wodór i węgiel z plastikowych śmieci