Ny Li-ion-design möjliggör snabb EV-laddning i kallt väder

Den globala marknaden för elbilar upplever en robust tillväxt, med en av fem bilar som säljs är elbilar.

Förra året ökade antalet sålda elbilar med 25 %, och med det stod elbilar för 21 % av alla bilförsäljningar globalt.

Denna tillväxt drivs av konsumenternas efterfrågan, som är oroade över klimatförändringar, politiskt stöd från regeringar runt om i världen, ökad priskonkurrens, som gör elbilar mer överkomliga, och förbättringar av batteritekniken.

Inom batteriområdet är litium-jonbatterier den mest populära och vanligaste batteritekniken på grund av sin låga vikt, höga energidensitet och långa livslängd.

Men trots dessa framsteg inom batteriteknik har befintliga Li-ion-batterier begränsad prestanda under låga temperaturer och snabba laddningar. Deras prestanda påverkas också om elektroden är för tjock, där flera masstransport- och gränskinetiska effekter måste hanteras samtidigt.

Detta resulterar i designkompromisser som begränsar användningen av batterier i områden som är svåra att elektrifiera. Detta gäller specifikt för extrema miljöer och konfigurationer där termisk hantering inte är möjlig.

Detta innebär att förbättring av litiumbatterier kräver att man hanterar trippelutmaningen mellan högenergitätäthetselektroder, lågtemperaturdrift och snabb laddning.

Med detta mål har ingenjörer från University of Michigan introducerat en strategi som möjliggör extremt snabb laddning, upp till 6C, vid temperaturer så låga som -10°C. Snabb laddning vid låga temperaturer lovar att förbättra elbilar i kalla klimat.

Den snabba laddningen under sub-zero temperaturer uppnåddes samtidigt som >3mAh/cm2 elektrodlastningarna behölls.

För detta introducerar teamet en strategi som integrerar tredimensionella elektrodarkitekturer med en artificiell fast-elektrolytgränsyta (SEI) med användning av atomlagerbeläggning av en fast elektrolyt (Li3BO3-Li2CO3).

Denna synergistiska strategi kan hantera gräns- och transportbegränsningar under extrema förhållanden utan skadlig Li-beläggning. Att modifiera elektroderna för att förbättra masstransport och gränskinetik ökade deras tillgängliga kapacitet.

Enligt studien, publicerad i Joule¹, ger den grundläggande insikter i de dominerande mekanismer som kontrollerar litiumbeläggning och kapacitetsminskning under lågtemperatur- och snabbladdningsförhållanden.

Snabb laddning för elbilar i kallt väder

… (rest of the content remains the same, following the exact same structure and translation rules)