Ученые создали аккумулятор, который заряжается за 10 минут даже при -10°C

Холодная погода — одна из главных причин снижения эффективности современных электромобилей. При минусовых температурах зарядка затягивается, запас хода сокращается, а поведение аккумулятора становится менее прогнозируемым. Но команда из Университета Мичигана и стартапа Arbor Battery Innovations представила экспериментальную литий-ионную батарею, которая демонстрирует совсем другое поведение

Ключ к прорыву — в новой архитектуре анода 

Традиционно производители пытаются сделать анод толще, чтобы компенсировать потерю эффективности на морозе. Однако оказалось, что это лишь затрудняет движение ионов лития, замедляя зарядку. Исследователи из Мичигана применили другой подход: они создали 3D-структуру из графита с микропорами, обработанными лазером, чтобы улучшить проникновение ионов в материал. Но это принесло другую проблему — слишком быстрая зарядка вызывает так называемое «литиевое осаждение», когда ионы оседают на поверхности вместо проникновения в структуру, снижая емкость и создавая риски короткого замыкания

Чтобы избежать этого, ученые покрыли анод тонкой стеклянной пленкой на основе литиевого борат-карбоната. Толщиной всего 20 нанометров, она стабилизирует химические процессы во время быстрой зарядки. Результат: аккумулятор заряжается со скоростью 6C — то есть полный заряд за 10 минут, даже при -10°C. Для сравнения, большинство современных батарей заряжаются на 1C — за 60 минут. При этом даже после 100 циклов зарядки и разрядки батарея сохранила стабильную емкость

Отдельный плюс: технология не требует глубокой перестройки производственных линий 

Один из авторов исследования, профессор Нил Дасгупта, отмечает, что внедрить эту инновацию можно на основе уже существующих фабрик. Впрочем, некоторые детали эксперимента остаются не до конца понятными. Например, неизвестно, идет ли речь о зарядке от 0 до 100% или только о типичном для электромобилей «быстром» окне от 20 до 80%

По сравнению с реальными моделями, новая технология выглядит привлекательно 

Например, Tesla Model 3 способна работать в диапазоне температур от -30 до +60°C, однако владельцы часто жалуются на значительное снижение пробега зимой. Зато батарея с новой архитектурой не только работает при морозе, но и заряжается почти без потери эффективности. И хотя пока мы говорим о лабораторном образце, сама концепция — многообещающая. Реализация ее в серийных электромобилях может существенно изменить подход к электрификации транспорта в холодных регионах