Selvopvarmning, Hurtigopladende batteri gør elbiler klimaimmune

Californianere køber ikke elbiler, fordi de er seje, de køber elbiler, fordi de lever i et varmt klima. Konventionelle lithium-ion-batterier kan ikke oplades hurtigt ved temperaturer under 50 grader Fahrenheit, men nu har et team af Penn State-ingeniører skabt et batteri, der kan opvarme selv, muliggør hurtig opladning uanset den ydre kulde.

"Elbiler er populære på vestkysten, fordi vejret er gunstigt, "sagde Xiao-Guang Yang, assisterende forskningsprofessor i maskinteknik, Penn State. "Når du flytter dem til østkysten eller Canada, så er der et enormt problem. Vi demonstrerede, at batterierne hurtigt kan oplades uafhængigt af udetemperaturen. "

Når ejere kan genoplade bilbatterier på 15 minutter på en ladestation, tankning af elektriske køretøjer bliver næsten ækvivalent med benzintankning i den tid, det tager. Forudsat at ladestationer er liberalt placeret, chauffører kan miste deres "rækkeviddeangst" og køre lange afstande uden bekymringer.

Tidligere har forskerne udviklede et batteri, der kunne opvarme sig selv for at undgå strømafledning under frysepunktet. Nu, det samme princip anvendes på batterier for at tillade 15 minutters hurtig opladning ved alle temperaturer, selv så lavt som minus 45 grader F.

Det selvopvarmende batteri bruger en tynd nikkelfolie med den ene ende fastgjort til den negative terminal og den anden strækker sig uden for cellen for at oprette en tredje terminal. En temperatursensor tilsluttet en switch får elektroner til at strømme gennem nikkelfolien for at fuldføre kredsløbet, når temperaturen er under stuetemperatur. Dette opvarmer hurtigt nikkelfolien gennem modstandsopvarmning og opvarmer batteriets inderside. Når batteriets interne temperatur er over stuetemperatur, kontakten drejer åbner, og den elektriske strøm strømmer ind i batteriet for hurtigt at oplade det. "En unik egenskab ved vores celle er, at den klarer opvarmningen og derefter skifter til opladning automatisk, "sagde Chao-Yang Wang, William E.

Diefenderfer formand for maskinteknik, professor i kemiteknik og professor i materialevidenskab og teknik, og direktør for det elektrokemiske motorcenter. "Også, de stationer, der allerede er derude, skal ikke ændres. Afbrydelse af opvarmning og opladning er inden for batteriet, ikke opladere. "

Forskerne rapporterer resultaterne af deres prototypetest i denne uges udgave af Procedurer fra National Academy of Sciences . De fandt ud af, at deres selvopvarmende batteri kunne modstå 4, 500 cyklusser med 15 minutters opladning ved 32 grader F med kun et 20-procentigt kapacitetstab. Dette giver cirka 280, 000 miles kørsel og en levetid på 12,5 år, længere end de fleste garantier.

Et konventionelt batteri testet under de samme betingelser mistede 20 procents kapacitet i 50 opladningscyklusser.

Lithium-ion-batterier nedbrydes, når de oplades hurtigt under 50 grader F, fordi, snarere end at lithiumionerne glat integreres med carbonanoderne, litiumaflejringer i pigge på anodeoverfladen. Denne litiumbelægning reducerer cellens kapacitet, men kan også forårsage elektriske pigge og usikre batteriforhold. I øjeblikket, lang, langsom opladning er den eneste måde at undgå lithiumbelægning under 50 grader F.

Batterier opvarmet over lithiumbelægningstærsklen, enten ved omgivelsestemperatur eller ved intern opvarmning, udviser ikke lithiumbelægning og mister ikke kapacitet.

"Denne allestedsnærværende hurtigopladningsmetode giver også producenter mulighed for at bruge mindre batterier, der er lettere og også sikrere i et køretøj, "sagde Wang.