Исследователи нашли способ ускорить зарядку аккумулятора
Зарядку можно ускорить на два порядка без повреждения аккумулятора.
Впервые в игру вступает свет как зарядка батареек
Исследователи из Министерства энергетики США (DOE) представили новое решение, позволяющее значительно ускорить зарядку аккумулятора. Впервые в этом революционном открытии используется свет, который становится важным компонентом контроля и влияния на сам химический процесс во время зарядки аккумулятора.
Аккумуляторы становятся все более важным компонентом — причина в постоянно растущем количестве мобильных устройств всех типов и, в последнем случае, электромобилей с действительно большими батареями. И именно с ними возникает проблема в виде скорости зарядки, потому что, несмотря на то, что существуют нагнетатели и другие передовые высокопроизводительные зарядные устройства, для которых подготовлены специально охлаждаемые батареи, мы все еще не в том времени, когда мы заправляем бак бензином или дизелем.
Одним из предложенных вариантов была замена батарей целиком, что оказалось сложным и слишком механическим решением, имеющим массу «но». Помимо увеличения емкости аккумуляторов, инженеры и ученые со всего мира пытаются улучшить возможности их более быстрой зарядки. И, судя по новому открытию, ответ, вероятно, «легкий».
Световое чудо 21 века и быстрая зарядка уже не сон
Зарядка аккумулятора — длительный процесс. Если мы не хотим быстро разрушить аккумулятор, зарядка должна быть медленной, это известный факт. С появлением устройств быстрой зарядки возникла необходимость адаптировать, например, охлаждение аккумулятора, которое снижает повреждение аккумулятора во время быстрой зарядки. Однако согласно новому открытию, этому процессу все еще может значительно помочь свет. Пучка концентрированного света от ксеноновой лампы хватит, не более того. Даже этого достаточно, чтобы увеличить скорость зарядки более чем на два порядка.
Ученые обнаружили, что именно свет влияет на повреждение электродов и, таким образом, открывает путь к более быстрой зарядке. Для прототипа были созданы специальные Li-Ion ячейки с прозрачными пластинами на катоде. Тестирование версии без прозрачного окна показало, что исходная гипотеза подтвердилась, и белый свет взаимодействует с общим для катода материалом - LiMn2O4 (LMO).
Основным реагентом является марганец, который меняет свое состояние с трехвалентного на четырехвалентное при поглощении фотона, заставляя ионы лития быстрее перемещаться от катода. Важная информация заключается в том, что даже при такой ускоренной зарядке нет более высокой деградации аккумулятора.
Это первая форма, в которой сочетаются аккумулятор и световая техника. Уже с первых испытаний прототипа ясно, что это может произойти настоящая революция в скорости зарядки, которую мир ждал долгое время.
Батарея авто теперь заряжается за 15 минут
Одна из целей ученых — сократить время зарядки электромобилей с целью преодоления 15-минутного лимита для зарядки почти всей батареи. Однако не исключено, что на этот раз удастся продвинуться дальше. Если проблема со стороны батареи будет решена, что должна дать только что упомянутая технология, которая в сочетании со светом, ученые, конечно же, должны снова решить другие препятствия.
Это касается, например, самих зарядных устройств. В настоящее время строятся мощные модели мощностью 350 кВт, но с возможностью такой быстрой зарядки мы могли бы быстро достичь уровня мегаватт для зарядки одного автомобиля. С этим связаны новые типы кабелей, новые типы компонентов и система охлаждения и защиты, способная выдерживать большие токи. Конечно, невозможно представить, что что-то подобное появится в ближайшее время в доме или в небольшом поселке.
Но мы могли бы рассчитывать на такие «мега зарядные устройства», которые будут рядом с большими трансформаторными станциями и в каком-то смысле будут чем-то особенным на более длинных маршрутах.
Автор Ветренко А.Н.
