Hitech logo

Транспорт будущего

С новым материалом литий-ионная батарея заряжается на 70% за 45 секунд

TODO:
Георгий Голованов24 марта, 09:35

Команда ученых из Китая разработала кристаллический материал на основе оксида ниобия вольфрама (NbWO), повышающий подвижность ионов. Их открытие основано на неожиданном явлении: материал работает лучше, когда его атомная структура динамически адаптируется к разным скоростям зарядки. Батарея из нового материала достигла 68,5% от своей теоретической емкости за 45 секунд зарядки, при этом прототип сохранил 77% своей первоначальной емкости после 500 циклов быстрой зарядки. Ожидается, что новинка будет полезна там, где нужна зарядка литий-ионного аккумулятора за минуту.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Используя электронные микроскопы, команда обнаружила, что кристаллическая структура NbWO по-разному реагирует на скорость зарядки. Во время медленной зарядки ионы лития формируют точные узоры, вызывающие структурные искажения. Однако при высоких скоростях ионы распределяются по всему материалу более хаотично. Этот беспорядок уменьшает искажения решетки и повышает подвижность ионов лития, обеспечивая более быструю зарядку.

Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу

Для того чтобы оптимизировать производительность материала, исследователи определили его основное ограничение: ионы лития предпочитают входить через определенные грани кристаллической структуры. Используя машинное обучение для анализа почти 84 000 потенциальных материалов, они выбрали в качестве поверхностного слоя для направления ионов лития к этим предпочтительным точкам входа восстановленный оксид графена, сообщает Nanowerk.

Испытания показали, что модифицированный материал (rGO/Nb₁₆W₅O₅₅) заряжается при 80°C, достигая 116 миллиампер-часов на грамм за 45 секунд — то есть, 68,5% от своей теоретической емкости. Коммерческие литий-ионные аккумуляторы обычно заряжаются в режимах 1 °C и 2 °C, за 30-60 минут до полной зарядки.

В ходе тестирования прототип батареи, изготовленный из усовершенствованного материала, сохранил 77% своей первоначальной емкости после 500 циклов быстрой зарядки. Он продемонстрировал высокую плотность энергии: до 406 Вт*ч/кг при более низких требованиях к мощности и 186 Вт*ч/кг при высокой выходной мощности.

До коммерциализации материала ученым предстоит еще решить значительные технические трудности. Преимущества материала уменьшаются, когда толщина электрода соответствует коммерческим спецификациям аккумулятора. Кроме того, современные электролиты и другие компоненты аккумулятора с трудом поддерживают такие высокие скорости зарядки.

Китайский автопроизводитель BYD анонсировал недавно платформу для электромобилей Super e-Platform с поддержкой напряжения 1000 В и мощностью зарядки до 1000 кВт, что втрое превышает текущие рыночные стандарты. Новая система позволяет зарядить батарею на 470 км всего за пять минут.