Paul Buckley
EE Times
Объединенная команда исследователей из Университета штата Пенсильвания и государственного колледжа EC Power разработала литий-ионный аккумулятор, самонагревающийся при температуре ниже 0 °C, который поможет владельцам электромобилей избавится от страха дальних поездок в зимнее время года.
«Проблема плохой работы аккумуляторных батарей при отрицательных температурах существует давно, – сказал Чао-Ян Ван, профессор кафедры общего машиностроения, профессор кафедры химической инженерии и материаловедения, а так же директор Центра электрохимических двигателей. – Она не затрагивает работы мобильных телефонов и ноутбуков, но является серьезным барьером на пути использования электромобилей, дронов, уличных роботов и устройств, предназначенных для работы в космосе».
 |
| Профессор Чао-Ян Ван. |
В статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи отмечают, что при отрицательных температурах обычные аккумуляторные батареи теряют существенную долю мощности, вследствие чего в холодную погоду замедляется процесс зарядки, ограничивается эффективность рекуперативного торможения и на 40% уменьшается запас пути. Эта проблема требует использования более крупных и дорогих аккумуляторных блоков для компенсации потерь энергии при низких температурах.
 |
| Всепогодная батарея, материалы и электрохимические интерфейсы которой быстро самонагреваются при низкой температуре. |
«По сообщению Американской Автомобильной Ассоциации, никто не хочет иметь автомобиль, теряющий от 40% до 50% запаса пути из-за холодной погоды, – говорит Ван. – И никто не хочет, чтобы холодная погода усугубляла боязнь дальних поездок. Меньше всего в холодную зиму нам хотелось бы беспокоиться еще и по поводу запаса хода».
Используя предыдущие патенты EC Power, исследователи разработали всепогодный аккумулятор, который всего на 1.5% тяжелее и на 0.04% дороже обычной батареи. Исследователи создали также батарею, способную за 20 секунд разогреться от –20 °C до 0 °C, и за 30 секунд от –30 °C до 0 °C, расходуя на это 3.8% и 5.5% собственной энергии, соответственно. Это намного меньше, чем те 40%, которые теряются в обычных литий-ионных аккумуляторах.
Во всепогодной батарее используется никелевая фольга толщиной 50 мкм, один конец которой соединен с минусом ячейки аккумулятора, а другой, вынесенный за ее пределы, образует третий контакт. Соединенный с датчиком температуры ключ замыкает цепь, через которую ток начинает течь через никелевую фольгу. Поток электронов быстро разогревает фольгу, что приводит к подогреву батареи изнутри. Когда батарея достигает температуры 0 °C, ключ размыкается, и электрический ток течет по обычному пути.
Хотя в качестве резистивного нагревателя могут использоваться и другие материалы, никель недорог и отлично показал себя в работе.
«В дальнейшем мы планируем расширить нашу работу в новом направлении, названном SmartBattery, – сказал Ван. – Мы думаем, что сможем использовать похожие структуры и принципы для активного управления безопасностью, характеристиками и сроком службы батареи».
Перевод: Алексей Ревенко по заказу РадиоЛоцман
