Современная технология зарядки смартфонов, ноутбуков или машин достаточно надежна, но подвержена воздействию окружающей среды. Если на улице слишком холодно, происходит металлизация лития, когда ионы лития покрывают анод батареи. Это причина снижения ее производительности, а в итоге и пользоваться ею становится небезопасно. Зарядка при более высокой температуре более эффективна, но тоже может привести к разрушению аккумулятора.
«Повышать температуру до 60 °C нельзя, — поясняет профессор Ван Чаоянь из Университета штата Пенсильвания. — Это слишком высокая температура, она считается опасной для материалов и существенно сокращает срок службы батареи». Поэтому нынешние аккумуляторы работают в ограниченном температурном режиме.
Однако инженеры-химики под руководством профессора Вана нашли, как безопасно увеличить температуру зарядки и повысить скорость.
Их батарея разогревается до 60 °C всего за 10 минут, а потом быстро охлаждается до температуры окружающей среды. Это происходит благодаря тонкой никелевой фольге, прикрепленной одним концом к отрицательной клемме. Другой конец выведен за пределы батареи и образует третью клемму. Электроны, двигающиеся по фольге, нагревают батарею всего за 30 секунд, пишет New Atlas.
Для охлаждения аккумулятора используется ряд приспособлений, в частности, вентиляторы. Ученые отмечают, что когда зарядка происходит при температуре от 49 до 60 °С, а затем батарея быстро охлаждается, металлизация лития вообще не происходит.
Это позволяет повторять процесс быстрой зарядки в течение 1700 циклов, тогда как контрольное устройство выдерживало температуру в 20 °С всего на протяжении 60 циклов.
«Мы показали, что можем зарядить электромобиль на 200 — 300 миль (320 — 480 км) за десять минут, — заявил Ван. — И можем выдерживать 2500 циклов зарядки, то есть эквивалент 700 тыс. км пробега».
Ученые утверждают, что такая технология вполне реализуема, так как основана на используемых в промышленности электродах. Кроме того, они обещают еще больше сократить время зарядки, доведя его до пяти минут без вреда для батареи. Это потребует применения стабильных электролитов и активных материалов вдобавок к уже изобретенной структуре нагрева.
Японские ученые разработали в прошлом году твердотельные батареи, которые обгоняют по характеристикам литий-ионные с жидким электролитом. Их можно зарядить наполовину всего за секунду — и так же быстро разрядить.
