نوآوری در باتری خودروهای برقی؛ شارژ در ۱۰ دقیقه و حفظ کارایی در دمای ۱۰- درجه

در حالی که خودروهای برقی هر روز محبوب‌تر می‌شوند، اما عملکرد ضعیف در هوای سرد همچنان یکی از دغدغه‌های اصلی خریداران است. شاید بدانید در دماهای پایین، فرآیند شارژ کندتر می‌شود و مسافت قابل پیمایش نیز کاهش چشمگیری می‌یابد. حالا پژوهشگران دانشگاه میشیگان با همکاری شرکت Arbor Battery Innovations موفق به توسعه‌ باتری لیتیوم-یونی جدیدی شده‌اند که حتی در دماهای زیر صفر نیز عملکرد مطلوبی دارد. بدیهی است این نوآوری در توسعه باتری خودرهای برقی می‌تواند به گسترش استفاده از خودروهای برقی، به‌ ویژه در مناطق سردسیر، شتاب بیشتری ببخشد.

معماری سه‌بعدی الکترود، کلید عملکرد مطلوب در سرما

به گزارش آخرین خودرو، کلید این دستاورد جدید، طراحی یک «معماری سه‌بعدی برای الکترود» است. در حالت معمول، دمای پایین حرکت الکترون‌ها در باتری را کند می‌کند و همین مسئله باعث افت راندمان شارژ و کاهش برد حرکتی می‌شود. محققان تمرکز خود را روی آند (قطب منفی باتری) گذاشته‌اند، جایی که یون‌های لیتیوم هنگام شارژ ذخیره می‌شوند. آنها با استفاده از لیزر، ساختار گرافیت در آند را تغییر داده و مسیرهایی ایجاد کرده‌اند که امکان حرکت و ته‌ نشینی سریع‌تر یون‌های لیتیوم را فراهم می‌کند.

حل معضل لایه‌نشینی لیتیوم با پوشش نانومتری

البته این روش نوآورانه با چالشی به نام «لایه‌ نشینی لیتیوم» همراه بود. در این پدیده، باتری یون‌های لیتیوم به جای جذب در ساختار آند، روی سطح آن تجمع پیدا می‌کنند که می‌تواند ایمنی و عمر باتری را به خطر بیندازد. برای رفع این مشکل، تیم تحقیقاتی پوششی بسیار نازک به ضخامت حدود ۲۰ نانومتر را به باتری افزوده‌اند. این پوشش از جنس ترکیب لیتیوم بورات-کربنات است و مانع از لایه‌ نشینی ناخواسته لیتیوم می‌شود.

نتیجه این فناوری، تولید یک باتری پیشرفته برای خودروهای برقی با سرعت شارژ 6C است، یعنی شارژ کامل تنها در ۱۰ دقیقه؛ ضمن اینکه این باتری در دمای منفی ۱۰ درجه سانتی‌گراد نیز به خوبی شارژ می‌شود. آزمایش‌های انجام‌شده نشان داده که این باتری پس از صد چرخه‌ شارژ، همچنان عملکرد پایداری دارد.

امکان تولید انبوه بدون تغییر در زیرساخت کارخانه‌ها

نیل داسگوپتا، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه میشیگان و از اعضای تیم پژوهشی، اعلام کرده که این فناوری را می‌توان بدون تغییر چشمگیر در فرآیندهای موجود تولید باتری، به تولید انبوه رساند. این یعنی، خودروسازان می‌توانند آن را با سهولت بیشتری به محصولات خود اضافه کنند.

در حال حاضر بسیاری از خودروهای برقی برای مقابله با هوای سرد، از سامانه‌های پیش‌ گرمایش باتری یا پمپ‌های حرارتی استفاده می‌کنند. اما این روش‌ها همیشه مؤثر نیستند و افت برد در هوای بسیار سرد همچنان محسوس است. اگر فناوری جدید به تولید انبوه برسد، می‌تواند اعتماد خریداران را در بازارهای سردسیر افزایش دهد و آینده‌ی خودروهای برقی را دگرگون کند.