Одна из причин медленного внедрения электромобилей в нашу повседневную жизнь, не только ограниченная емкость аккумуляторных батарей, но и длительное время их зарядки. Кому захочется проводить полчаса на специальной электрической автозаправке или ожидать полного заряда батарей целых 8 часов в случае подключения к бытовой электросети?
И эта проблема касается не только, пока еще новых для нас электромобилей, но и электронных устройств из нашей повседневной жизни, которые используют аккумуляторные батареи, а это и мобильные телефоны, и ноутбуки, и портативные мп3-плееры. Устройства эти настолько вошли в наш быт, что многие из нас не представляют своего существования без них, а они имеют свойство разряжаться в самый неподходящий момент и требуют зачастую около 2 часов для полной зарядки.
Новые исследования, которые проводят ученые Университета Штата Миссисипи, показали, что использование нового метода заряда литий-ионных батарей может в разы уменьшить время заряда любых литий-ионных батарей от батарей мобильных устройств до аккумуляторов электромобилей. Новый метод использует дополнительное колебание электромагнитного поля, кроме поля заряда, которое способствует ускорению заряда батарей в несколько раз по сравнению с традиционными методами.
В процессе заряда литий-ионной батареи, ионы лития, растворенные в электролите, движутся в направлении графитового анода под воздействием электромагнитного поля заряда. При этом их движение достаточно равномерно, и вероятность преодоления энергетического барьера для проникновения ионов в анод величина постоянная. Благодаря последним разработкам в области моделирования процессов молекулярной динамики, ученым удалось доказать, что увеличить вероятность преодоления энергетического бартера, а значит скорость заряда, можно с помощью дополнительного переменного электрического поля. Что позволяет ионам лития быстрее проникать в графитовый анод, как если бы энергетический барьер понижался. В дополнение к снижению энергетического порога, переменное электрическое поле увеличивает коэффициент диффузии, что также положительно сказывается на скорости заряда и емкости батареи.
Во время проведения исследований частота дополнительного электрического поля приложенного к графитовому аноду достигала 25ГГц. И в процессе лабораторных испытаний удалось выяснить, что увеличение амплитуды колебаний ведет к экспоненциальному росту скорости заряда. Что означает значительное снижение времени заряда батареи при небольшом увеличении амплитуды колебаний электрического поля.
Ученые продолжают совершенствовать ускоренный метод заряда литий-ионных батарей и использованием дополнительного электрического поля различных частот и амплитуд для получения оптимальных значений этих показателей, и прогнозируют также увеличение максимальной емкости батарей данного типа благодаря улучшению диффузии ионов лития в графитовый анод.
Источник: www.physorg.com
