Батареи для экспресс-зарядки

Александр Гурьянов

Электромобили сегодня популярны, как никогда. По-видимому, через десятилетия они станут основным средством передвижения. Но их широкое распространение сдерживают свойства аккумуляторов в них. Лучшие энергоемкие литий-ионные батареи уже способны запасти от четверти до трети киловатт-часа на килограмм своего веса. Это означает, что современные батареи позволяют построить электромобиль, который будет пробегать полтысячи километров на одной зарядке аккумулятора в сотню киловатт-часов. Очевидно, вес его составит несколько сот килограммов.

Однако заряжаются нынешние аккумуляторы очень долго, иногда десятки часов, поэтому их полное восстановление в пути проблематично. Второй недостаток состоит в том, что разведанных запасов руд для производства кобальта, графита и лития попросту не хватит при электромобилизации всего человечества. Если батареи электромобилей останутся принципиально такими же, их попросту не достанется всем желающим.

Несмотря на эти соображения, власти самого «зеленого» в США штата Калифорния приняли решения в ближайшие 13 лет полностью заменить автомобили с двигателями внутреннего сгорания на электрические, а Евросоюз ввел против первых драконовские меры.

Выход предложили исследователи университета штата Пенсильвания во главе с профессором механической инженерии Вэнгом Чао-Янгом (Chao-Yang Wang). Они слегка модифицировали литий-ионную батарею (265 киловатт-часов на килограмм веса), чтобы она быстрее заряжалась. Это позволило ученым за 12 минут зарядить ее до 75% емкости. Они смогли сделать это более 900 раз. Суммарный  энергоресурс такого числа зарядок эквивалентен пробегу в 800 тысяч км.

Секрет быстрой зарядки батареи кроется в оптимизации идущих в ней электрохимических реакций в режиме реального времени. Делается это автоматически с помощью непрерывной регуляции ее температурного режима. Если раньше ее помещали в емкость с регулируемой температурой, то теперь физики внесли небольшие изменения в саму конструкцию, вставив внутрь ультратонкую никелевую фольгу. Она-то и позволяет регулировать температуру заряда современных автомобильных аккумуляторов для поддержания в высокоактивном состоянии их электрохимических процессов. Ученые также построили теоретическую модель происходящих явлений.

Профессор Чао-Янг отмечает, что его технология быстрой зарядки в пути позволит понизить емкость средней автомобильной батареи в три раза. Однако это будет справедливо только при наличии разветвленной сети станций для зарядки электромобилей. Необходимо и массовое принятие технологии автовладельцами. На наш взгляд, новая технология не меняет ситуацию радикально, как это пытается представить рассказавший о ней журнал «Nature».


(Nature, October 12, 2022)

Разные разности
Желтки против пожелтения
Пробы красочного слоя, взятые с картин художников эпохи Возрождения, показали, что в них помимо пигментов и масла присутствуют еще и небольшие следы белка, который мог попасть в краску вместе с желтком. Действительно точно известно, что Леонардо да&n...
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаютс...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...