Το άγχος της αυτονομίας είναι ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων, που οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στον μεγάλο χρόνο που χρειάζεται για να επαναφορτιστεί. Αλλά α Η νέα προσέγγιση μπορεί να δώσει σε μια μπαταρία αρκετό χυμό για να ταξιδέψει 200 μίλια σε λίγο περισσότερο από 10 λεπτά.
Η τεχνολογία μπαταριών είναι το μεγαλύτερο εμπόδιο για την ευρεία υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων, επειδή οι σημερινές συσκευές παρέχουν μικρότερη αυτονομία ανά κιλό από τη βενζίνη και χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο για να ανεφοδιαστούν. Αν και αυτό δεν είναι πρόβλημα για την καθημερινή οδήγηση, κάνει τα ταξίδια μεγάλων αποστάσεων πιο αποθαρρυντικά, κάτι που μπορεί ναuαπώλειες νέων αγοραστών.
Η απάντηση από τις αυτοκινητοβιομηχανίες ήταν να συσκευάσουν όλο και περισσότερες μπαταρίες στα οχήματά τους, αλλά αυτό έχει προφανή μειονεκτήματα. Κάνει τα αυτοκίνητα πολύ πιο ακριβό και συσκευάζεται με επιπλέον βάρος που στη συνέχεια θα πρέπει να παρασυρθεί. Ενισχύει επίσης τη ζήτηση για τις πρώτες ύλες που απαιτούνται για την κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου, των οποίων οι αλυσίδες εφοδιασμού γίνονται όλο και πιο γεμάτες.
Όμως, ερευνητές στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια και μια startup που εδρεύει στο κολέγιο έχουν βρει μια πιθανή λύση στο πρόβλημα. Διαπίστωσαν ότι προσθέτοντας λίγη θερμότητα μπορούν να φορτίσουν τις μπαταρίες πολύ πιο γρήγορα, κάτι που θα μπορούσε να μειώσει το άγχος της αυτονομίας και να επιτρέψει στις αυτοκινητοβιομηχανίες να μειώσουν το μέγεθος των μπαταριών στα οχήματά τους.
"Οι μικρότερες, ταχύτερης φόρτισης μπαταρίες θα μειώσουν δραματικά το κόστος της μπαταρίας και τη χρήση κρίσιμων πρώτων υλών όπως το κοβάλτιο, ο γραφίτης και το λίθιο, επιτρέποντας τη μαζική υιοθέτηση προσιτών ηλεκτρικών αυτοκινήτων», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Chao-Yang Wang από Penn State δήλωσε σε δελτίο Τύπου.
Δεν είναι μυστικό ότι οι υψηλότερες θερμοκρασίες μπορούν να βοηθήσουν τις μπαταρίες να φορτίζονται πιο γρήγορα. Είναι χημικής φύσης και η θέρμανση τους μπορεί να επιταχύνει τις αντιδράσεις που σχετίζονται με τη φόρτιση και την εκφόρτισή τους. Αλλά μπορούν επίσης να καταστραφούν εάν υπερθερμανθούν και η διατήρηση τους στη σωστή θερμοκρασία έχει αποδειχθεί δύσκολη.
Οι περισσότερες προσπάθειες μέχρι στιγμής βασίζονται σε εξωτερικά συστήματα θέρμανσης και ψύξης, αλλά αυτά προσθέτουν πολύ όγκο και τείνουν επίσης να εξαντλούνται σημαντική ποσότητα ενέργειας. Η καινοτομία των ερευνητών, που περιγράφεται στο α πρόσφατη εργασία σε Φύση, ήταν να προστεθεί ένα επιπλέον εξάρτημα στις μπαταρίες: ένα φύλλο φύλλου νικελίου πάχους μόλις λίγων μικρομέτρων ανάμεσα στα στοιβαγμένα ηλεκτρόδια κάθε στοιχείου.
Αυτό το εξαιρετικά λεπτό φύλλο χρησιμοποιείται ως θερμαντικό στοιχείο και όταν το ρεύμα περνά μέσα από αυτό, η κυψέλη θερμαίνεται στους 149° Fahrenheit σε περίπου ένα λεπτό. Αυτή η θερμοκρασία διατηρείται μέσω της φόρτισης, αλλά η κυψέλη στη συνέχεια ψύχεται γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου μόλις απενεργοποιηθεί το ρεύμα.
Όταν δοκίμασαν την προσέγγισή τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να φορτίσουν μια μπαταρία 265 watt/h στο 70% σε 11 λεπτά. Έδειξαν επίσης ότι η θέρμανση της μπαταρίας δεν ήταν σοβαρή aτέλεια του διάρκεια ζωής, καθώς επέζησε από 2,000 κύκλους φόρτισης, κάτι που θα παρείχε αρκετή ενέργεια για να οδηγήσει συνολικά περισσότερα από 500,000 μίλια.
Αν και θα χρειαστεί αρκετή δουλειά για να μετατραπεί αυτό το πρωτότυπο σε κάτι που μπορούν πραγματικά να χρησιμοποιήσουν οι αυτοκινητοβιομηχανίες, η τεχνολογία έχει ήδη εμπορευματοποιηθεί μέσω μιας εταιρείας που ονομάζεται EC Power Group. IΕάν το πετύχουν, θα μπορούσε να αλλάξει σημαντικά τον τρόπο κατασκευής των μελλοντικών ηλεκτρικών οχημάτων.
Ένα τυπικό ηλεκτρικό όχημα μεγάλης εμβέλειας σήμερα συνοδεύεται από μια μπαταρία 120 κιλοβατώρων που χρειάζεται μία ώρα για να επαναφορτιστεί. This Η τεχνολογία γρήγορης φόρτισης θα μπορούσε να το αντικαταστήσει με μια μπαταρία Το ήμισυ του μεγέθους που φορτίζει σε μόλις 10 λεπτά, διατηρώντας παράλληλα πολύ παρόμοιους χρόνους ταξιδιού σε μεγάλα ταξίδια.
Λαμβάνοντας υπόψη πόσο κοστίζει ένα ηλεκτρικό όχημα έρχεται μέχρι τις μπαταρίες, αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει μια ελκυστική λύση τόσο για τις αυτοκινητοβιομηχανίες όσο και για τους πελάτες τους. Εάν οι ερευνητές μπορέσουν να φέρουν την τεχνολογία γρήγορης φόρτισης τους στην αγορά, θα μπορούσε να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην ενσωμάτωση των ηλεκτρικών οχημάτων.
Image Credit: Τομ Ραντέτσκι on Unsplash
