Penn State penyelidik telah membangunkan a bateri kereta pemanasan diri, yang boleh dicas dengan cepat pada suhu sejuk.
Ini adalah perkembangan penting sejak cuaca menjadi salah satu halangan terbesar yang dihadapi oleh syarikat kereta elektrik, dan ia dapat memberi inspirasi kepada lebih ramai orang yang tinggal di negara-negara cuaca sejuk, di luar California yang cerah, untuk membeli kenderaan elektrik.
Secara tradisinya, suhu di bawah 50 degrees Fahrenheit memperlahankan kelajuan di mana bateri lithium-ion boleh mengecas dan menyumbang kepada kemerosotan bateri, menjadikan orang ragu-ragu untuk mengambil kenderaan elektrik jauh dari rumah mereka.
"Kenderaan elektrik popular di pantai barat kerana cuaca kondusif," Xiao-Guang Yang, seorang penolong profesor penyelidikan dalam kejuruteraan mekanikal di Penn State dan pengarang bersama kajian itu, dalam satu kenyataan.
"Sebaik sahaja anda memindahkan mereka ke pantai timur atau Kanada, maka terdapat masalah besar. Kami menunjukkan bahawa bateri boleh dicas dengan pantas secara bebas daripada suhu luar. "
Bateri baharu ini boleh dicas ke 80 peratus dalam minit 15, di mana sahaja, bila-bila masa. Ia juga mampu mengecas pesat pada minus 40 degrees Fahrenheit.
"Masa adalah wang! Tidak ada yang mahu menunggu sekitar jam untuk mendapatkan kereta elektrik atau telefon pintar yang dikenakan, "katanya Chao-Yang Wang, seorang profesor dan Pengerusi Diefenderfer kejuruteraan mekanikal dan nuklear di Penn State dan pengarang bersama kajian itu.
Dalam bateri lithium-ion tradisional, pengecasan pantas hanya mungkin berlaku dalam cuaca panas kerana haba membolehkan bateri menjadi reaktif kepada arus elektrik yang tinggi.
Walau bagaimanapun, dalam cuaca sejuk, pengisian arus perlu melambatkan untuk mengelakkan membuat dendrit logam lithium yang boleh menyebabkan kerosakan pada hayat bateri dan bahaya keselamatan, kata Wang.
"Untuk menukar ini, kami mendapat idea untuk menggunakan tenaga elektrik dari pengecas dengan cepat memanaskan bateri sejuk terlebih dahulu sebelum mengecas cepat," kata Wang. "Sebagai hasilnya, kami mencipta bateri dengan fungsi dwi penyimpanan tenaga dan pemanasan segera."
Bagaimana ia berfungsi
Dalam kerja-kerja sebelumnya, para penyelidik membangunkan bateri yang boleh mengelakkan saliran kuasa pembekuan di bawah oleh pemanasan sendiri.
Mereka menggunakan prinsip yang sama dalam perkembangan ini.
Bateri mempunyai dua terminal, positif dan negatif. Dalam projek ini, para penyelidik menyambung foil nipis tipis ke hujung negatif untuk membuat terminal ketiga. Apabila ia jatuh di bawah suhu bilik, sensor yang dipasang pada suis menghantar elektron melalui kerajang nikel. Ini dengan cepat memanaskan kerajang dan menghangatkan bateri.
Apabila bateri kembali ke suhu bilik di atas, suis terbuka supaya arus elektrik mengalir ke dalam bateri dan cepat mengenakannya. "Satu ciri unik sel kami ialah ia akan melakukan pemanasan dan kemudian beralih kepada pengecasan secara automatik," kata Wang dalam satu kenyataan. "Juga, stesen-stesen yang sudah ada di sana tidak perlu diubah. Kawalan (pemanasan) pemanasan dan pengecasan adalah dalam bateri, bukan pengecas. "
Satu kertas yang menggambarkan bateri diterbitkan dalam jurnal Prosiding National Academy of Sciences.
Menguji bateri
Melalui ujian, para penyelidik mendapati bahawa bateri mereka dapat menahan sesi 4,500 sesi pengecasan 15 selama 32 degrees Fahrenheit dengan kehilangan kapasiti 20 sahaja.
Ini bersamaan dengan memandu 280,000 km dan seumur hidup 12.5 tahun.
Ini sangat mengagumkan kerana semua bateri diketahui merendahkan masa, dan hayat bateri ini akan membolehkan jangka hayat kenderaan lebih lama daripada kebanyakan jaminan.
Bateri konvensional yang melalui ujian yang sama kehilangan kapasiti 20-peratus dalam kitaran pengecasan 50.
"Ia menghilangkan sekatan suhu untuk pengisian cepat bateri untuk kebaikan," kata Wang. "Bayangkan, sekarang boleh dilakukan AAA untuk mengecas kenderaan elektrik terkandas dengan bateri kosong di dalam sejuk. Bagaimana pula dengan cepat mengecas trak elektrik di musim sejuk yang terlalu besar untuk diletakkan di dalam garaj yang dipanaskan seperti kereta Tesla? "
Apa yang akan datang?
Teknologi ini sedang dilaksanakan ke dalam kenderaan komersial. BMW baru-baru ini menandatangani a perjanjian yang memberi mereka akses kepada bateri.
Wang menjangkakan untuk melihat teknologi dalam kenderaan di pasaran dalam 3-5 tahun.
Di samping itu, teknologi itu akan digunakan dalam Sukan Olimpik Musim Sejuk yang akan datang.
"Saya juga mengharapkan teknologi kami digunakan untuk mengenakan bayaran pintar telefon pintar dan dron dalam keadaan dingin," kata Wang.
