ペンシルバニア州、EC パワーは内部熱変調を使用して安定した高速充電を可能にします

ペンシルバニア州立大学と新興企業 EC Power のチームは、リチウムイオン電池の安定した急速充電を実現する、熱的に安定した二塩電解質による非対称温度変調に基づく材料に依存しない技術を開発しました。

Nature の論文で、チームは 265 Wh kg-1 のバッテリーを 12 (または 11) 分で 75% (または 70%) の充電状態まで充電し、900 (または 2,000) サイクル以上行ったと報告しています。 これは、すべての充電が急速充電である場合の 50 万マイルの航続距離に相当します。

さらに、このようなバッテリーパックのデジタルツインを構築してその冷却と安全性を評価し、熱変調された4C充電には空気の対流のみが必要であることを実証します。 これにより、セルからパックまでの開発へのコンパクトで本質的に安全なルートが提供されます。 急速充電中にのみ高活性な電気化学界面を生成する急速熱変調方法は、シリコンやリチウム金属などのアノードを含む次世代材料の安定性と急速充電の両方を実現する重要な可能性を秘めています。

この 10 分間の急速充電バッテリーは電気自動車用に開発されており、上部のブラック ボックスにはモジュールを制御するバッテリー管理システムが含まれています。 クレジット: EC パワー。

当社の急速充電技術は、ほとんどのエネルギー密度の高いバッテリーに対応しており、ドライバーに航続距離の不安を感じさせることなく、電気自動車のバッテリーを 150 kWh から 50 kWh に小型化する新たな可能性を切り開きます。 小型で高速充電のバッテリーにより、バッテリーのコストとコバルト、グラファイト、リチウムなどの重要な原材料の使用量が大幅に削減され、手頃な価格の電気自動車の大量普及が可能になります。

この技術は、バッテリーに可能な限り最高のパフォーマンスを要求するアクティブな温度制御方法である内部熱変調に依存しているとワン氏は説明した。 バッテリーは高温であるが、熱すぎないときに最も効率的に動作します。 バッテリーを常に適切な温度に保つことは、バッテリーエンジニアにとって大きな課題でした。 ワン氏によると、これまでバッテリーの温度を調整するために、外部の大型の加熱および冷却システムに依存しており、反応が遅く、多くのエネルギーを浪費していたという。

ワン氏と彼のチームは、代わりにバッテリー内部から温度を調整することにしました。 研究者らは、アノード、電解質、カソードに加え、4番目の構成要素として極薄ニッケル箔を追加した新しい電池構造を開発した。 ニッケル箔は刺激として機能し、バッテリーの温度と反応性を自己調整するため、ほぼすべてのEVバッテリーで10分間の高速充電が可能になるとワン氏は説明した。

「真の急速充電バッテリーは即座に影響を与えるだろう」と研究者らは書いている。 「すべての内燃機関車を150kWh搭載のEVに置き換えるのに十分な原料鉱物がないため、EVが主流になるには急速充電が不可欠です。」

ECパワーは、手頃な価格で持続可能な将来の車両電動化に向けて、急速充電バッテリーの製造と商品化に取り組んでいるとワン氏は語った。

EC パワーの熱変調セル技術 (TMCT) は、セルを内側から外側まで加熱します。

この研究の他の共著者は、ペンシルベニア州立大学の Teng Liu 氏、Xiao-Guang Yang 氏、Shanhai Ge 氏、Yongjun Leng 氏、EC Power の Nathaniel Stanley 氏、Eric Rountree 氏、Brian McCarthy 氏です。

この研究は、米国エネルギー省、米国国防総省、米国空軍、およびウィリアム E. ディーフェンダーファー基金によって支援されました。

リソース

Wang, CY.、Liu, T.、Yang, XG. 他。 (2022) 「エネルギー密度の高いリチウムイオン電池の急速充電」。 自然土井: 10.1038/s41586-022-05281-0

投稿日: 03 11月 2022 in バッテリー, 電気 (バッテリー) | パーマリンク | コメント (0)