В электромобилях энергия хранится и передаётся благодаря движению ионов лития между электродами через жидкий электролит. Однако при низких температурах это движение замедляется, что снижает заряд батареи. Чтобы это предотвратить, производители увеличили толщину электродов в аккумуляторных ячейках. Но из-за этого зарядка происходит медленнее.
Для решения этой проблемы в научных работах предлагается использовать высокоупорядоченные электроды с лазерной обработкой (HOLE). Эти массивы вертикальных каналов обеспечивают быстрый перенос ионов внутрь электрода, что ускоряет зарядку при комнатной температуре. Однако при низких температурах этот метод работает хуже из-за образования литиевого покрытия — нежелательного осаждения металлического лития на аноде.
Тогда ученые покрыли батарею тонким (20 нанометров) слоем особого материала. Это покрытие представляет собой твердый стеклообразный электролит с одновалентной ионной проводимостью (LBCO). Для этого использовали метод атомно-слоевого осаждения. Затем команда сравнила четыре типа батарей: обычную, с электродами HOLE, с покрытием LBCO и аккумулятор, в котором использовались обе эти технологии.
Электроды с комбинированным покрытием LBCO-HOLE сохранили более 92% емкости после 100 циклов зарядки при 4C (15 минут) и свыше 97% при 6C (10 минут) в условиях температуры −10°C. В то же время контрольные образцы без покрытия и электроды только с HOLE быстро деградировали — их ёмкость упала ниже 50% уже после первых циклов быстрой зарядки при −10°C из-за интенсивного образования металлического лития.
Графитовые элементы без покрытия сохраняли менее 20% доступной емкости (диапазон состояния заряда, SoC) после 20 циклов. В то же время элементы с LBCO-HOLE демонстрировали около 70% SoC после 15-минутной зарядки при 4C и примерно 55% после 10 минут при 6C. По данным исследователей, это означает улучшение скоростных характеристик более чем на 400% при 4C и свыше 500% при 6C.
Свежие комментарии