Rækkeviddeangst er en af de største barrierer for adoption af elektriske køretøjer, i høj grad drevet af den lange tid, det tager at genoplade. Men a ny tilgang kan give et batteri nok juice til at rejse 200 miles på lidt over 10 minutter.
Batteriteknologi er den største barriere for udbredt brug af elektriske køretøjer, fordi nutidens enheder giver mindre rækkevidde pr. pund end benzin og tager betydeligt længere tid at tanke. Selvom dette ikke er et problem til hverdagskørsel, gør det langdistancerejser mere skræmmende, hvilket kanut off nye købere.
Svaret fra bilproducenterne har været at pakke stadig flere batterier ind i deres køretøjer, men det har åbenlyse ulemper. Det gør bilerne langt dyrere og pakker på ekstra vægt, der så skal slæbes rundt. Det øger også efterspørgslen efter de råmaterialer, der kræves til fremstilling af lithium-ion-batterier, hvis forsyningskæder bliver mere og mere belastede.
Men forskere ved Pennsylvania State University og en startup baseret på kollegiet er kommet med en potentiel løsning på problemet. De har fundet ud af, at de ved at tilføje lidt varme kan oplade batterierne langt hurtigere, hvilket kan reducere rækkeviddeangst og give bilfabrikanterne mulighed for at reducere størrelsen af batteripakkerne i deres køretøjer.
"De mindre, hurtigere opladede batterier vil dramatisk reducere batteriomkostningerne og forbruget af kritiske råmaterialer såsom kobolt, grafit og lithium, hvilket muliggør en masseadoption af overkommelige elbiler," studieleder Chao-Yang Wang fra Penn State sagde i en pressemeddelelse.
Det er ingen hemmelighed, at højere temperaturer kan hjælpe batterier med at oplade hurtigere. De er af kemisk natur, og opvarmning af dem kan fremskynde de reaktioner, der er involveret i opladning og afladning af dem. Men de kan også blive beskadiget, hvis de overophedes, og det har vist sig svært at holde dem ved den rigtige temperatur.
De fleste anstrengelser hidtil har været afhængige af eksterne varme- og kølesystemer, men disse tilføjer en masse bulk og har også en tendens til at bruge op en betydelig mængde energi selv. Forskernes innovation, skitseret i en nyligt papir i Natur, var at tilføje en ekstra komponent til batterierne: et ark nikkelfolie på kun et par mikrometers tykkelse mellem de stablede elektroder i hver celle.
Denne ultratynde plade bruges som et varmeelement, og når en strøm føres igennem den, varmes cellen op til 149° Fahrenheit på cirka et minut. Denne temperatur opretholdes gennem opladning, men cellen afkøles derefter hurtigt tilbage til stuetemperatur, så snart strømmen afbrydes.
Da de testede deres tilgang, fandt forskerne ud af, at de kunne oplade et 265 watt-timers batteri til 70 procent på 11 minutter. De viste også, at opvarmning af batteriet ikke var alvorligt affekt dens levetid, da den overlevede 2,000 opladningscyklusser, hvilket ville give nok energi til at køre mere end 500,000 miles i alt.
Selvom det stadig vil kræve noget arbejde at omdanne denne prototype til noget bilproducenter faktisk kan bruge, bliver teknologien allerede kommercialiseret gennem et firma kaldet EC Power Group. IHvis det lykkes, kan det ændre den måde, fremtidens elektriske køretøjer bygges på markant.
Et typisk langtrækkende elektrisk køretøj i dag leveres med en 120 kilowatt-timers batteripakke, der tager en time at genoplade. This hurtig opladningsteknologi kunne erstatte dette med et batteri halv størrelse, der oplades på kun 10 minutter, samtidig med at man opretholder meget ens rejsetider på lange rejser.
I betragtning af, hvor meget af prisen på et el-køretøj kommer helt ned til batterierne, kan dette være en attraktiv løsning for både bilproducenter og deres kunder. Hvis forskerne kan få deres hurtigopladningsteknologi på markedet, kan den spille en væsentlig rolle i at tage elbiler mainstream.
Billede Credit: Tom Radetzki on Unsplash
