Быстрее, чем выпить чашку кофе: ученые приблизили скорость зарядки электромобилей к заправке бензиновых авто
Международная исследовательская группа под руководством профессора Ши-Чжана Цяо из Университета Аделаиды (Австралия) совместно с коллегами из Имперского колледжа Лондона разработала новый метод поверхностной модификации электродов, который может радикально ускорить зарядку аккумуляторов без существенной потери ресурса.
Изображение сгенерировано ChatGPTНовая технология позволяет заряжать аккумуляторную ячейку до 85% всего за 6 минут и до 91,4% — примерно за 10 минут. При этом сохраняется высокая удельная энергоёмкость на уровне 240,4 Вт·ч/кг, что делает разработку перспективной для электромобилей и портативных энергетических систем.
Проблемы сверхбыстрой зарядки высокоёмких литиевых и кремниевых аккумуляторов — перегрев, ускоренная деградация и потеря ёмкости. Ранее попытки решить её через изменение состава всего объёма электролита часто приводили к ухудшению ионной проводимости. В новой работе исследователи пошли другим путём — они воздействовали не на весь объём батареи, а только на поверхность анода.
В результате на аноде были сформированы активные каталитические центры. Эти центры избирательно притягивают анионы к границе раздела прямо во время зарядки, что приводит к быстрому формированию плотной неорганической защитной плёнки (SEI), обогащённой фторидом лития.
Эта плёнка не только стабилизирует поверхность электрода, но и формирует внутри себя микроканалы для быстрого транспорта ионов лития. Благодаря этому батарея способна выдерживать очень высокие токи зарядки без разрушения внутренней структуры.
В ходе испытаний технология показала высокую эффективность: кулоновская эффективность модернизированного кремниевого анода достигла 99,94% (соотношение отданной при разрядке энергии к запасенной при зарядке), а после 500 циклов сверхбыстрой шестиминутной зарядки аккумуляторы сохранили около 76% первоначальной ёмкости.
Авторы подчёркивают, что их подход регулирует химические реакции строго на границе раздела фаз, не нарушая общую проводимость системы. Сейчас команда переходит к этапу масштабирования технологии и испытаний в составе полноразмерных батарейных модулей в реальных условиях эксплуатации.
Если разработка подтвердит эффективность на практике, зарядка электромобилей может по времени приблизиться к обычной заправке бензином — без серьёзного ущерба для срока службы аккумуляторов.
© iXBT
