Електромобілі заряджатимуться за кілька хвилин на сотні кілометрів пробігу: Хіміки та інженери США створили новий тип акумулятора

«Наша батарея дозволить електромобілю проїхати близько 320-480 км після всього десяти хвилин зарядки. І ми можемо підтримувати такі темпи роботи протягом 2,5 тисячі циклів заряду і розряду, що еквівалентно пробігу приблизно в 800 тисяч км», - розповів один з авторів роботи Чао-Ян Ван з Пенсільванського університету.

Сучасні акумулятори складаються з трьох частин - катода, анода і електроліту. Перший грає роль позитивного полюса і джерела енергії, другий - негативного полюса і передавача струму, а електроліт дозволяє носіям заряду подорожувати між катодом і анодом. Потужність акумуляторів безпосередньо залежить від складу катода, а їх довговічність - від того, як сильно руйнується матеріал електроліту і катода при циклах розряду-заряду.

Від конструкції всіх компонентів батареї залежить і те, наскільки вони небезпечні для людини. Наприклад, багато типів сучасних літій-іонних акумуляторів вибухають через те, що при перегріванні всередині них починають виникати короткі замикання. Вони ще більше нагрівають акумулятор, випаровують електроліт, перетворюючи його в бульбашки гарячого газу, що в кінцевому підсумку призводить до розплавлення всього акумулятора і вибуху. Подібні побоювання заважають створювати дійсно дешеві і зручні електромобілі, так як процес їх «заправки» займає кілька годин.

Автори статті знайшли дотепне рішення для проблеми, вивчивши те, що відбувається всередині розігрітої батареї під час зарядки і розрядки. Вони з'ясували, що здебільшого негативних ефектів можна уникнути, якщо з'єднати один з електродів з тонкою плівкою з нікелю, яка рівномірно прогріває батарею. Якщо заряджати акумулятор відносно недовго, близько 10-20 хвилин, а потім швидко охолодити, то його компоненти не будуть руйнуватися.

Керуючись цією ідеєю, американські дослідники зібрали таким чином кілька експериментальних акумуляторів і виявилося, що така батарея безпечна навіть якщо при зарядці встигає нагрітися до 60 градусів Цельсія. При цьому вона витримує майже дві тисячі циклів заряду-розряду, тоді як звичайний акумулятор, через який пропускають струм аналогічної сили, виходить з ладу приблизно через 60 циклів.

Що найважливіше, модифікація батареї збільшила її вартість всього на 0,46% за рахунок додавання нікелю. Це, як сподіваються вчені, дозволить їх винаходу швидко проникнути в промисловість і допомогти електромобілям стати ще більш привабливими для споживачів.