Revoluce pro elektromobily: Nová baterie se nabije na 85 % za 6 minut a vydrží stovky cyklů bez degradace

Rychlé nabíjení elektrických vozidel bez degradace baterie představuje jeden z největších problémů ve výzkumu baterií. Tým z Adelaidské univerzity však tvrdí, že našel řešení.

Rychlé nabíjení elektrických vozidel bez degradace baterie představuje jeden z největších problémů ve výzkumu baterií. Tým z Adelaidské univerzity však tvrdí, že našel řešení. Jejich nová bateriová buňka dosáhla 85 procent nabití za pouhých šest minut, přičemž si udržela energetickou hustotu 240,4 watthodin na kilogram.

Problémem u stávajících vysokokapacitních baterií, jako jsou ty s křemíkovou nebo lithiovou anodou, je, že rychlost nabíjení jde na úkor životnosti. Kapacita rychle klesá a rychlé nabíjení generuje teplo, které tuto degradaci urychluje a zvyšuje bezpečnostní rizika. Profesor Qiao, vedoucí týmu, uvedl, že dosáhnout více než 90 procent nabití během 10 minut bez obětování energetické hustoty a životnosti cyklu bylo dosud obrovskou výzvou.

Standardní přístupy k řešení tohoto problému zahrnují úpravu elektrolytu – média, kterým se ionty pohybují uvnitř buňky. Změny v elektrolytu však ovlivňují celý systém a mají tendenci snižovat iontovou vodivost jinde. Tým profesora Qiaa se proto zaměřil pouze na povrch elektrody. Jejich metoda využívá sirné vakance jako katalytická místa, která během nabíjení přitahují specifické anionty k rozhraní baterie.

To podporuje tvorbu kompaktní, na fluorid lithný bohaté ochranné vrstvy (pevné elektrolytové mezifáze) s rychlými cestami pro transport lithiových iontů. Tato strategie reguluje reakce pouze na rozhraní, což umožňuje rychlé nabíjení bez obětování iontové vodivosti. Křemíková anoda dosáhla průměrné coulumbické účinnosti – tedy poměru nabití, které lze odebrat, k nabití, které bylo dodáno – přibližně 99,94 procenta. Během 10 minut dosáhly buňky 91,4 procenta nabití.

Po 500 po sobě jdoucích šestiminutových nabíjecích cyklech si buňky udržely přibližně 76 procent své původní kapacity. Tento objev by mohl umožnit elektrická vozidla, která se nabíjejí v řádu minut, aniž by se snížila životnost baterie nebo energetická hustota. Dalším krokem týmu je škálování technologie a její testování v reálných provozních podmínkách. Jejich zjištění byla publikována v časopise Nature Energy.