Ny Batteriteknologi Modstår Ekstreme Temperaturer
Et eksperimentelt lithium-ion batteri har vist minimal til ingen modtagelighed over for minusgrader. Udviklet af Arbor Battery Innovations og forskere fra University of Michigan, oplades cellerne hurtigt uden tab af rækkevidde. Batteriet benytter en særlig “3D elektrodesign”, der er mindre modstandsdygtig over for ekstreme temperaturer.
Kulde og Elektriske Køretøjer
Koldt vejr og batterier til elbiler er ikke de bedste venner. Hvis din elbil tager 20 minutter at oplade ved en DC-oplader om sommeren, kan det tage flere ekstra minutter, når temperaturen falder. Det er ikke kun spild af tid, men holder også købere væk fra batteridrevne køretøjer, især dem, der bor i områder udsat for arktiske kuldeperioder og den lejlighedsvise polar vortex.
Forskning for At Løse Problemet
Men forskere arbejder hårdt på at løse dette problem. En undersøgelse offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Joule siger, at en speciel type elektrode kan hjælpe et EV-batteri med at modstå ekstreme temperaturer og bevare sin rækkevidde og opladningsydelse. Batterimaterialet blev udviklet af videnskabsmænd ved University of Michigan og batteriforskningsfirmaet Arbor Battery Innovations. De hævder, at batteriet kan oplades på 10 minutter ved -10 grader Celsius. Selv efter 100 cyklusser var nedbrydningen tilsyneladende minimal.
Udfordringer Med Nuværende Teknologi
Når temperaturen falder til ubehagelige niveauer, sænkes elektronernes bevægelse i dit EV-batteri hurtigt, hvilket betyder, at din kørselsrækkevidde reduceres og opladningshastighederne aftager. Dagens elbiler afbøder denne effekt til en vis grad med batteriforvarmning og varmepumper, men det gør ikke batteriet vejrbestandigt. Det minimerer blot effekten af ekstremt vejr. Batteriproducenter gør også deres del ved normalt at gøre anoden tykkere for at gøre den mere temperaturbestandig.
Foto af: Tim Stevens
Løsninger og Potentielle Forbedringer
Forskere fra Michigan sagde, at lithium ikke nødvendigvis bevæger sig frit inden i tykkere anoder og endda kan forårsage langsommere opladning og reduceret ydeevne. De løste det ved at anvende laser på grafitten brugt i anoder, så ioner kunne aflejres hurtigere. Men det skabte også udfordringer. Hyperhurtige opladningshastigheder kan forårsage lithium-belag, hvor lithium bygger op på anodens overflade i stedet for at blive korrekt absorberet og levere meningsfuld energi.
Forbedret Battericoating
Belægning reducerer batteriets ydeevne, sænker opladningshastigheder og skaber endda sikkerhedsrisici som kortslutninger. Michigan-forskerne forhindrede belægning ved at belægge batteriet med et glasagtigt materiale fremstillet ved hjælp af lithiumborat-carbonat, omkring 20 nanometer tykt. Som et resultat blev cellerne opladet med en hastighed på 6C, hvilket betyder, at en fuld opladning kun tog 10 minutter i et subzero klima. Til reference oplades et batteri ved en hastighed på 1C på en time.
Muligheder for Fabriktilpasning
Denne teknik kan endda anvendes uden større ændringer i eksisterende fabrikker, sagde professor i maskinteknik og materialvidenskab Neil Dasgupta, som også er en af forfatterne bag undersøgelsen.
Hvad vi ikke ved om dette eksperiment, er dog størrelsen på batteriet og procentdelen af rækkevidde. Det er uklart, om de 10 minutters opladningstid var for en fuld 0-100% opladning eller en 20-80% top-up, som bilproducenter anbefaler til EV-ejere for at bevare batteriets langtidsholdbarhed.
Foto af: Polestar
EV Ydeevne i Kulde
Det betyder ikke, at din elbil klarer sig dårligt i koldt vejr. Nej, de fleste moderne elbiler har et bredere driftsområde. En Tesla Model 3, for eksempel, har en driftstemperatur bredere end det, forskerne i denne undersøgelse har hævdet for deres eksperiment.
Model 3’s batteri kan fungere mellem -30C og 60C, ifølge dens brugermanual. Men bare fordi batteriet er funktionelt inden for disse temperaturer, betyder det ikke, at det er effektivt. Vi har set adskillige Tesla-ejere rapportere, hvordan rækkevidden falder, når temperaturen falder under frysepunktet.
Undersøgelsen siger derimod, at EV-batterier med sådan avanceret kemi ikke kun kan fungere fejlfrit i ekstreme temperaturer, men også oplades hurtigt uden nogen ydeevneforringelse. Det lyder genialt som et eksperiment og ville være endnu bedre, hvis vi så det i den virkelige verden.
Skriv et svar