- חוקרי אוניברסיטת מישיגן פיתחו סוללת ליתיום-יון המסוגלת לטעינה מהירה באקלים קרים.
- סוללות ליתיום-יון מסורתיות מאטות בתנאי קור בשל תנועת יונים איטית באלקטרוליט הנוזלי.
- הצוות הציג ציפוי אלקטרוליט מוצק זכוכי בעובי 20 ננומטר הנקרא LBCO, שמשפר את תנועת היונים לטעינה מהירה.
- LBCO מאפשר טעינה יעילה בטמפרטורות נמוכות כמו -10°C ללא שינויים נרחבים בתהליכי הייצור הקיימים.
- בבדיקות, הסוללה עם הציפוי LBCO שימרה יותר מ-92% קיבולת לאחר 100 מחזורים בקצב טעינה מהיר של 4C בתנאי קור.
- החדשנות הזו מבטיחה טעינה מהירה יותר ואמינה יותר של רכבי EV, הארכת חיי הסוללה והתקדמות לאימוץ רחב יותר של רכבים חשמליים באזורים קרים.
- Arbor Battery Innovations מתכננת למסחר את הטכנולוגיה המבטיחה הזו.
דמיינו שאתם מגיעים לתחנת טעינה ביום חורף קפוא, הסוללה של רכבי החשמליים (EV) שלכם כמעט ריקה, ואתם צופים בהתפעלות כשהיא נטענת למלוא הקיבולת תוך 10 דקות בלבד. חזון זה אינו עוד חלום רחוק אלא מציאות קרובה, תודה למחקר פורץ דרך מאוניברסיטת מישיגן. בהתקדמותRemarkable טכנולוגיות רכבי החשמל, חוקרים יצרו סוללת ליתיום-יון המאפשרת לשרוד את הקור הקשה ביותר תוך שמירה על נוחות טעינה מהירה להחריד.
במרכז החדשנות הזו טמונה פתרון חכם לבעיה קבועה. באופן מסורתי, סוללות ליתיום-יון מאטות מאוד בטמפרטורות נמוכות, מה שמוביל לעיכובים בזמני טעינה ומפחית את היעילות. הסיבה? תנועת היונים בליתיום דרך האלקטרוליט הנוזלי של הסוללה, שניתן להשוות לנסות למרוח חמאה קפואה על לחם, כך אומר ניל דסגופאטה, מומחה להנדסה מכנית המעורב בפרויקט. כדי להתמודד עם הבעיה הזו, צוות המחקר פיתח ציפוי אלקטרוליט מוצק זכוכי המוליך יונים, שכבת 20 ננומטר דקה, שמספקת את הבסיס לעיצוב הסוללה החדשנית שלהם.
הציפוי המסוגנן הזה, שנקרא LBCO (Li₃BO₃-Li₂CO₃), פועל כמו דרך מהירה, מאפשר ליונים לנסוע דרך אלקטרודות הסוללה دون להיתקע בפקקי התנועה המוכרים שנגרמים על ידי הצטברות ליתיום. באמצעות טכניקות כמו הפקדה בשכבות אטומית, החוקרים השתילו את LBCO בעיצוב הסוללה, ויצרו מסלול חלק ויעיל לטעינה מהירה, אפילו בטמפרטורות המגיעות עד -10°C.
בניגוד לניסיונות קודמים שדרשו שינויים משמעותיים בכימיה או בייצור של הסוללה, הסוללה החדשה מתאימה בצורה חלקה לתהליכי ייצור קיימים. התאמה זו מבטיחה מעבר חלק יותר ממעבדת מחקר לשוק, הודות ל-Arbor Battery Innovations, שחובה עליהם למסחר את הטכנולוגיה הזו.
בבדיקות קפדניות, הסוללה החדשנית הזו ביצעה בצורה מרשימה לעומת עמיתותיה ללא הציפוי. שימור יותר מ-92% מהקיבולת שלה לאחר 100 מחזורים בקצב טעינה מהיר של 4C, אפילו בתנאי קרח, הוכיחה הסוללה עם הציפוי LBCO את עליונותה. כאשר סוללות ללא שינויים לקו תחת הלחץ של טעינה בקור, הסוללות המוגברות ב-LBCO שמרו על פעולה יעילה, עם שיפור של יותר מ-400% ביכולת הקצב.
לבעלי רכבי חשמליים, הפיתוח הזה מבטיח לא רק טעינה מהירה ואמינה יותר בחורף אלא גם פוטנציאל להאריך את חיי הסוללה ולשפר את היעילות. המסר ברור: ככל שנוף רכבי החשמל מתחמם, הפלא הטכנולוגי הזה מביא עמו עידן חדש של נוחות וקיימות, ומניח את היסודות לאימוץ רחב יותר של רכבים חשמליים באזורים קרים. הישארו מעודכנים בדיווחים מ-Arbor Battery Innovations—they עשויים בקרוב להניע את העתיד של הנסיעות המוטוריות, ללא קשר לאקלים.
טכנולוגיית סוללות EV מהפכנית: טעינה של 10 דקות גם בקור!
תעשיית רכבי החשמל (EV) נמצאת על סף פריצת דרך משמעותית. דמיינו שאתם טוענים את הסוללה הריקה כמעט של רכבי החשמל שלכם ליכולת מלאה תוך עשר דקות, אפילו בטמפרטורות החורף הקשות ביותר. מציאות עתידנית זו נובעת ממחקר חודשי המנחה את אוניברסיטת מישיגן, המוליך לעיצוב סוללת ליתיום-יון מהפכנית המסוגלת לעמוד באקלים קרים ולספק טעינה מהירה להחריד.
עובדות ומסרים מרכזיים
1. בעיה: סוללות ליתיום-יון מסורתיות מאטות באופן משמעותי בטמפרטורות נמוכות, וכתוצאה מכך מעכבות את זמני הטעינה ומפחיתות את היעילות. האטה זו מתרחשת כי יוני הליתיום נעים בהאטה דרך האלקטרוליט הנוזלי של הסוללה בתנאים קרים.
2. חדשנות: צוות המחקר של אוניברסיטת מישיגן יצר ציפוי אלקטרוליט מוצק זכוכי המוליך יונים, הנקרא LBCO (Li₃BO₃-Li₂CO₃), שפותר את הבעיה הזו. בעובי של 20 ננומטר בלבד, הציפוי הזה מאפשר ליונים לנדוד דרך הסוללה עם התנגדות מינימלית, אפילו בטמפרטורות הנמוכות כמו -10°C.
3. טכנולוגיה: באמצעות הפקדה בשכבות אטומית, LBCO משתלבת בצורה חלקה בעיצוב הסוללה دون שתידרש שינויים משמעותיים בתהליכי הייצור. התאמה זו מקלה על המעבר ממחקר למסחור, כפי שמניחה Arbor Battery Innovations.
4. ביצועים: בבדיקות, הסוללה עם ציפוי ה-LBCO שימרה יותר מ-92% מהקיבולת שלה לאחר 100 מחזורים בקצב טעינה מהיר של 4C—אפילו בתנאים קפואים—וביצעה ביצועים מרשימים יותר ב-400% לעומת סוללות ללא ציפוי.
מקרים לשימוש בעולם האמיתי
– שימושים באקלים קפוא: הפיתוח הזה מאפשר לבעלי רכבים חשמליים באזורים קרים להנות מטעינה מהירה ואמינה دون החרדה של זמן טעינה ממושך בטמפרטורות קפואות.
– יעילות מוגברת: זמנים קצרים יותר לטעינה וביצועים משופרים תורמים לחיי סוללה ארוכים יותר וליעילות אנרגטית כוללת לרכבי חשמל.
תחזיות שוק ומגמות בתעשייה
הדחף הגלובלי לאנרגיה נקיה וברת קיימא ממשיך להניע חדשנות בטכנולוגיית EV. לפי BloombergNEF, שוק רכבי החשמל הגלובלי צפוי לגדול בקצב של יותר מ-29% משנה 2020 עד 2030. התקדמויות כמו הסוללה עם הציפוי LBCO הן חיוניות להאצת האימוץ של רכבי חשמל, במיוחד באזורים עם חורפים קשים.
סקירה של יתרונות וחסרונות
יתרונות:
– טעינה מהירה: צמצום זמני טעינה משפר באופן משמעותי את הנוחות של רכבי החשמל.
– ביצועים במזג אוויר קר: שומרת על יעילות פעולה, מסלקת בעיות טעינה הקשורות לקור.
– התאמה: יכולה להשתלב עם תהליכי ייצור קיימים, מפחיתה עלויות ליצרנים.
חסרונות:
– שלב פיתוח: הטכנולוגיה נמצאת כעת במעבר ממחקר במעבדה למסחר, כלומר זמינות רחבה עשויה לקחת זמן.
– סיכונים טכנולוגיים חדשים: כמו עם כל טכנולוגיה חדשה, עשויים להתעורר אתגרים בלתי צפויים סביב קנה המידה של הייצור או עמידות לאורך זמן.
המלצות מעשיות
– יצרני רכבים: נצלו את ההתקדמויות כמו LBCO לשיפור דגמי רכבים חשמליים הממוקדים בשווקים עם אקלימים קרים.
– צרכנים: הישארו מעודכנים בטכנולוגיות סוללה מתפתחות, שכן הן מציעות יתרונות פוטנציאליים בהיבטים של נוחות וביצועים.
– משקיעים: שקלו הזדמנויות בטכנולוגיות סוללה חדשניות, שכן יש להן יכולת לשבש באופן משמעותי את נוף רכבי החשמל.
שמרו על מעקב אחר ההתפתחויות מ-Arbor Battery Innovations ואוניברסיטת מישיגן עבור החדשות האחרונות בטכנולוגיית סוללות בעלת ביצועים גבוהים. עבור תובנות נוספות על ההתקדמויות ב-RV ועל התחבורה הקיימה, בקרו באוניברסיטת מישיגן.