EV dapat mengenakan biaya 500% lebih cepat dalam cuaca sub-beku berkat trik manufaktur baru yang sederhana
Kendaraan listrik dapat mengenakan biaya 500% lebih cepat dalam cuaca dingin berkat proses manufaktur baru, penelitian menunjukkan.
Dalam studi baru yang diterbitkan 17 Maret di jurnal Joulepara ilmuwan menjelaskan bagaimana mereka dapat secara nyata meningkatkan laju pengisian baterai lithium-ion dalam suhu serendah 14 derajat Fahrenheit (minus 10 derajat Celcius) dengan mengubah desain struktural baterai dan mengubah reaksi kimia yang terjadi selama pengisian daya.
Para peneliti dapat “secara bersamaan mencapai pengisian cepat yang ekstrem pada suhu rendah, tanpa mengorbankan kepadatan energi baterai lithium-ion,” Neil DasguptaPenulis Studi dan Associate Profesor Teknik Mesin dan Ilmu Bahan di Universitas -Michigan, mengatakan dalam a penyataan.
Suhu dingin membatasi laju pengisian dan mengurangi efisiensi energi secara keseluruhan karena proses kimia yang sedang dimainkan selama pengisian daya.
Baterai bekerja dengan memindahkan ion lithium antara dua pelat elektroda dalam larutan elektrolit cair. Proses ini efisien dalam suhu yang lebih hangat, tetapi dalam kondisi yang lebih dingin, cairan elektrolit mengental, mengurangi arus listrik dan dengan demikian memperpanjang waktu pengisian.
Ini adalah masalah yang telah ditangani oleh pabrikan dalam beberapa cara, termasuk meningkatkan ketebalan elektroda yang digunakan dalam sel baterai atau dengan memodifikasi struktur baterai itu sendiri. Tetapi langkah -langkah ini telah memperburuk masalah lebih lanjut. Studi 2023 tentang efisiensi baterai lithium-ion menunjukkan perubahan pada komposisi elektrolit menghambat kemampuan pengisian cepatMisalnya.
Peneliti membuat 'jalur' baru untuk ion
Di sebuah studi sebelumnya Diterbitkan pada tahun 2020, para peneliti menciptakan apa yang mereka gambarkan sebagai “jalur” baru dalam anoda – elektroda yang menerima ion lithium selama pengisian daya dan mengirim elektron ke katoda di ujung yang berlawanan.
Untuk membuat jalur ini, para peneliti menggunakan laser untuk menyodok lubang di lapisan grafit anoda, yang memungkinkan ion lithium untuk bergerak lebih cepat, pada gilirannya berarti mereka dapat menanamkan diri lebih cepat dalam elektroda.
Proyek sebelumnya ini mempercepat waktu pengisian daya, tetapi dalam kondisi cuaca dingin, itu menciptakan penumpukan lithium pada anoda. “Pelapisan” ini mencegah elektroda bereaksi dengan cairan elektrolit.
“Pelapisan itu mencegah seluruh elektroda diisi, sekali lagi mengurangi kapasitas energi baterai,” rekan penulis studi Manoj Jangidseorang peneliti senior di University of Michigan, mengatakan kepada Live Science.
Untuk mencegah lapisan ini terbentuk, dalam penelitian baru mereka melapisi baterai dengan bahan setebal 20 nanometer yang terbuat dari lithium borate-karbonat. Penelitian sebelumnya dalam baterai solid-state menunjukkan bahwa materi ini meningkatkan efisiensi pengiriman ion.
Dalam hal ini, lapisan, dikombinasikan dengan teknik jalur memberikan peningkatan 500% dalam efisiensi pengisian daya pada suhu di bawah nol, kata para peneliti. Baterai yang dimodifikasi menggunakan teknik-teknik ini juga mempertahankan 97% dari kapasitasnya, bahkan ketika bermuatan cepat hingga 100 kali dalam suhu sub-freezing.
Sementara penelitian ini terbatas dalam ruang lingkup, Dasgupta mengatakan perubahan itu mudah diimplementasikan di tingkat manufaktur dan dapat memiliki implikasi yang luas.
“Kami membayangkan pendekatan ini sebagai sesuatu yang dapat diadopsi oleh produsen baterai EV tanpa perubahan besar pada pabrik yang ada,” kata Dasgupta.
