10-Minuten-Aufladung für Elektroautos ist möglicherweise unterwegs

10-Minuten-Aufladung für Elektroautos ist möglicherweise unterwegs

Besitzer von Elektrofahrzeugen könnten bald in der Lage sein, an eine Tankstelle zu fahren, ihr Auto anzuschließen und in 10-Minuten mit einer voll aufgeladenen Batterie zu fahren, so ein Team von Ingenieuren.

„Wir haben gezeigt, dass wir ein Elektrofahrzeug in zehn Minuten für eine 200- bis 300-Meilenreichweite aufladen können“, sagt Chao-Yang Wang, Lehrstuhl für Maschinenbau; Professor für Chemieingenieurwesen sowie Materialwissenschaft und Werkstofftechnik; und Direktor des Electrochemical Engine Center im Penn State.

"Und wir können dies tun, indem wir die 2,500-Ladezyklen beibehalten oder eine halbe Million Meilen zurücklegen."

"Der 10-Minuten-Trend ist zukunftsweisend und für die Einführung von Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung, da er das Problem der Reichweitenangst löst."

Lithium-Ionen-Akkus verschlechtern sich, wenn sie bei Umgebungstemperaturen unter 50 Grad Fahrenheit schnell aufgeladen werden Lithium Ionen, die sich reibungslos in die Kohlenstoffanoden einfügen, das Lithium lagert sich in Spitzen auf der Anodenoberfläche ab. Diese Lithiumbeschichtung verringert die Zellkapazität, kann jedoch auch zu Spannungsspitzen und unsicheren Batteriezuständen führen.

Batterien, die durch externe oder interne Erwärmung über die Lithiumbeschichtungsschwelle erwärmt werden, weisen keine Lithiumbeschichtung auf.

Zuvor hatten die Forscher ihren Akku so entwickelt, dass er innerhalb von 50 Minuten bei 15 Grad F aufgeladen werden kann. Das Laden bei höheren Temperaturen wäre effizienter, aber auch längere Zeiträume mit hoher Hitze verschlechtern die Batterien.

"Schnelles Laden ist der Schlüssel für die breite Einführung von Elektrofahrzeugen", sagt Wang.

Wang und sein Team stellten fest, dass, wenn die Batterien nur 140 Minuten lang auf 10 Grad F erhitzt und dann schnell auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden könnten, sich keine Lithiumspitzen bilden und kein Wärmeverlust der Batterie auftreten könnte.

„Es ist verboten, diesen Akku auf ein Minimum von 60 Grad Celsius (140 Grad F) zu bringen“, sagt Wang. "Es ist zu hoch und stellt eine Gefahr für die Materialien dar und würde die Batterielebensdauer drastisch verkürzen."

Die Forscher könnten die Batterie mit dem in das Auto integrierten Kühlsystem schnell abkühlen, erklärt Wang. Der große Unterschied zwischen 140-Grad und etwa 75-Grad F trägt auch zur Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit bei.

„Der 10-Minuten-Trend ist zukunftsweisend und für die Einführung von Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung, da er das Problem löst Range-Angst-Problem", Sagt Wang.

Die selbsterhitzte Batterie verwendet eine dünne Nickelfolie, deren eines Ende am Minuspol befestigt ist und deren anderes Ende sich außerhalb der Zelle erstreckt, um einen dritten Anschluss zu bilden. Ein an einem Schalter angebrachter Temperatursensor lässt Elektronen durch die Nickelfolie fließen, um den Stromkreis zu vervollständigen. Dadurch wird die Nickelfolie durch Widerstandserwärmung schnell erwärmt und das Innere der Batterie erwärmt.

Die Forschung in der Fachzeitschrift erscheint joule.

Das US-Energieministerium unterstützte diese Arbeit.

Original-Studie

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