Свет ускоряет зарядку литий-ионных батарей
Ученые из Аргоннской национальной лаборатории обнаружили, что, воздействуя светом на катоды, могут сократить время зарядки литий-ионного аккумулятора в 2 раза.
При выводе на рынок, технология может кардинально изменить сферу электромобилей. Ученые показали, что зарядка аккумулятора ускоряется, если направить на катод поток концентрированного света, вроде белого луча ксеноновой лампы, сообщает eurekalert.org. Выводы исследования опубликованы в Nature Communications.
Длительность зарядки – один из главных факторов, тормозящих распространение машин с электродвигателями. Обычно процесс занимает 8 часов. Существуют станции ускоренной зарядки, но из-за быстрой подачи большей мощности они сокращают срок службы батареи. Литий-ионным устройствам требуется время для завершения электрохимической реакции, включающей перемещение лития с катода на анод.
«Мы хотели ускорить процесс, не повреждая устройство», — сказал лидер группы, Кристофер Джонсон.
Ученые поместили электроды в прозрачный контейнер, дав доступ концентрированному свету. Они проверили концепцию на небольших аккумуляторах-таблетках с кварцевым окном.
«Мы предположили, что луч в процессе зарядки будет взаимодействовать с типичным катодным материалом, LiMn2O4 (LMO). Тесты это подтвердили», — сказал Джонсон.
Поглощая фотоны света, марганец меняет валентность с 3 на 4. Это ускоряет выделение ионов лития. Время зарядки сокращается без ущерба для производительности или срока службы.
Исследование было проведено в рамках работы Центра электрохимических энергетических наук (ЦЭЭН), возглавляемого аргоннскими специалистами.
«Мы получили первые в своем роде выводы, указывающие на взаимодействие света с батареей. Открытие позволит создать инновационные концепции зарядки», — сказал Джонсон.
Научные учреждения Министерства энергетики США стремятся сократить скорость зарядки аккумуляторов электромобилей до 15 мин. Данное исследование может стать ключевым шагом к достижению цели.
