پیشرفت فناوری باتری خودروی الکتریکی به شارژ ۰ تا ۸۰ درصد در ۱۵ دقیقه
محققان دانشگاه واترلو به پیشرفت مهمی در طراحی باتری‌های لیتیوم-یونی دست یافته‌اند که امکان دستیابی به قابلیت شارژ چشمگیر برای خودروهای الکتریکی را فراهم می‌کند.
این پیشرفت امکان می‌دهد خودروهای الکتریکی از شارژ باتری صفر به ۸۰ درصد تنها در ۱۵ دقیقه برسند و به‌طور قابل‌توجهی راحتی و کارایی استفاده از خودروهای الکتریکی را افزایش می‌دهد.
پانزده دقیقه به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای سریع‌تر از استاندارد صنعت فعلی است که در ایستگاه‌های شارژ سریع تقریباً یک ساعت طول می‌کشد.
باتری‌هایی که از این طراحی جدید استفاده می‌کنند می‌توانند تحمل بیشتری در برابر شارژ داشته باشند - تا ۸۰۰ چرخه، قابلیتی که در باتری‌های فعلی خودروهای الکتریکی قابل دستیابی نیست.
فناوری خودروی الکتریکی
یوریک رانگوم، استاد مهندسی شیمی، گفت: «ما نیاز داریم خودروهای الکتریکی را بیشتر مقرون‌به‌صرفه و در دسترس کنیم، و نه فقط برای ثروتمندان.»
«اگر بتوانیم باتری‌ها را کوچک‌تر کنیم، سریع‌تر شارژ شوند و بیشتر عمر کنند، هزینه کلی خودرو کاهش می‌یابد. این خودروهای الکتریکی را گزینه‌ای قابل‌دسترس‌تر برای افراد بیشتری می‌کند، از جمله کسانی که ایستگاه‌های شارژ خانگی ندارند یا در آپارتمان‌ها زندگی می‌کنند. این همچنین ارزش خودروهای دست دوم الکتریکی را افزایش داده و حمل‌ونقل الکتریکی را در دسترس‌تر می‌کند.»
این طراحی نوآورانه هدف دارد به «اضطراب برد» که یک نگرانی معمول در میان رانندگان درباره توانایی سفر در مسافت‌های طولانی بدون ایستگاه‌های شارژ در دسترس است، رسیدگی کند.
با برخورد با این مسئله، طراحی بهبود کلی تجربه رانندگی را تقویت کرده و استفاده از خودروهای الکتریکی را تشویق می‌کند.
همچنین به یک مانع بزرگ دیگر در بازار رسیدگی می‌کند: قابلیت اطمینان خودروهای الکتریکی دست دوم.
این فناوری هدف دارد تا با بهبود قابل‌توجه طول عمر، وضع سلامت باتری را برای خریداران دست دوم روشن کند و امکان تحمل تا ۸۰۰ شارژ را فراهم کند.
شارژ باتری
هر باتری شامل دو عنصر کلیدی است: یک آند و یک کاتد. پیشرفت‌های اخیر با اصلاح طراحی آند که به‌طور معمول گرافیت استفاده می‌شود، حاصل شده‌اند.
تیم تحقیقاتی روشی برای اتصالات ذرات گرافیتی طراحی کرده است که هدایت الکتریکی را بهبود بخشیده است.
تغییر در معماری باتری به حرکت سریع یون‌های لیتیوم بدون خطرات معمول تحلل باتری یا خطرات ایمنی مرتبط با شارژ سریع کمک می‌کند.
تمرکز بر روی معماری آند در حین استفاده از مواد سنتی استفاده شده در باتری‌های لیتیوم-یونی، باعث می‌شود که این فناوری به‌راحتی در فرآیندهای تولید باتری‌های فعلی ادغام شود.
«ما در مورد مواد در باتری‌های لیتیوم-یونی چرخ را دوباره اختراع نمی‌کنیم. ما فقط راه بهتری برای چیدمان ذرات پیدا کرده‌ایم و عملکردهای جدیدی به بایندرها که آنها را به هم متصل می‌کنند، افزوده‌ایم، از جمله ویژگی‌های مدرن انتقال الکترون، یون و حرارت»، گفت استاد مایکل پاپ، همکار تحقیقات مرکز باتری و الکتروشیمی دانشگاه واترلو.
«این رویکرد تضمین می‌کند که این فناوری می‌تواند مقیاس‌پذیر و با استفاده از خطوط تولید فعلی پیاده‌سازی شود و راه‌حلی کم‌هزینه را به تولیدکنندگان باتری ارائه دهد.»
گام بعدی تیم تحقیقاتی بهینه‌سازی فرآیند تولید و اطمینان از آماده بودن فناوری برای پذیرش گسترده در صنعت است.
تیم در حال ارزیابی عملکرد نمونه‌های اولیه برای سنجش علاقه از سوی سهام‌داران صنعت است.
یوریک رانگوم، محقق اصلی چالش نیروی کار باتری، گفت: «ما بر روی اطمینان از این که این راه‌حل اثربخش و مقیاس‌پذیر است، متمرکز هستیم.»
«ضروری است که بتوان آن را در زیرساخت‌های موجود برای هر دو تولید باتری و ایستگاه‌های شارژ پیاده‌سازی کرد.»
مطالعه در مجله علوم پیشرفته منتشر شده است.
