- סוללות רכבים חשמליים (EV) מתקשות בתנאי קור, עם זמני טעינה איטיים וכוח מופחת.
- מהנדסים מאוניברסיטת מישיגן פיתחו ציפוי דק מאוד, בעובי של 20 ננומטר, של בוראט-קרבונט ליתיום, כדי לשפר את ביצועי הסוללה במזג אוויר קר.
- פתרון זה מאפשר ליון הליתיום לנוע מהר יותר בתוך הסוללה, מה שמחלק את מהירות הטעינה עד פי חמישה בטמפרטורות נמוכות עד 14°F.
- סוללות משודרגות שמרו על 97% קיבולת לאחר 100 טעינות מהירות בתנאי קור, במענה לדאגת טווח הנסיעה.
- החדשנות מתקדמת לקראת מסחור באמצעות Arbor Battery Innovations, נתמכת על ידי חברת הפיתוח הכלכלי של מישיגן.
- ההתקדמות הזו מבטיחה להקל על דאגות המיוחסות לחורף, ולעודד אימוץ רחב יותר של רכבים חשמליים.
בעיצומו של קור צורב, שבו בבוקר הקפוא הכבישים מזוגגים ומקפיאים את העצמות, רכבים חשמליים נתקלו בבעיה ידועה. הסוללות שלהם, מסרבות בתנאים מתחת לאפס, מוותרות בעקשנות על כוח מופחת ומתקדמות באיטיות בזמני טעינה. עם זאת, צוות מהנדסים נלהבים מאוניברסיטת מישיגן יצר פתרון מרהיב שמעז לשנות את הסיפור הזה—שיטה חדשה המציעה טעינה מהירה יותר לרכבים חשמליים (EV) גם במקפיאים קרים במיוחד.
דמיינו לחתוך חמאה. קל יותר כשזה חם, בלתי נסבל כשזה קר. זה דומה לאופן שבו סוללות ליתיום-יון מתנהגות. אך חוקרי U-M הצליחו לשדרג בעיה זו על ידי חיפוי תאי הסוללה עם שריון מבריק ודקיק. פתרון זה, ציפוי בעובי של 20 ננומטר בלבד, עשוי מתערובת מדויקת של בוראט-קרבונט ליתיום, מתמודד באופן אלגנטי עם הדילמה של הפחתת אנרגיה שנגרמת על ידי טמפרטורה.
בהנחייתו המיומנת של פרופסור ניל דאסגופטה, צוות זה יצר מסלולים מיקרוסקופיים הדומים למנהרות סודיות בתוך האנודה של הסוללה. זה לא רק מאפשר ליון הליתיום לנוע מהר יותר ובמחצבים רחבים יותר לפנים, אלא כשזה משולב עם הציפוי המבריק החדש, הוא משפר את יכולת הסוללה לקלוט אנרגיה פי חמישה מהר בטמפרטורות קפואות.
סוללות פורצות הדרך האלה שמרו על קיבולת מרשימה של 97% לאחר עמידה ב-100 מחזורי טעינה מהירה ב-14°F. עבור מאמצים פוטנציאליים של EV, המוטרדים לשלוח צרות חורף, זה מבשר על שינוי משמעותי. במאמצם הבלתי נלאה, המהנדסים מספקים קרן תקווה לשימור התנופה של EVs נוכח ירידה באינטרס.
המאבק בין טכנולוגיית EV הנוכחית ולחיצת הקור של הטבע חשף גם בעיה מדאיגה: דאגת טווח. במאבק עם החורף, ירידת טווח ידועה וזמני טעינה ממושכים הפריעו לקונים פוטנציאליים, כאשר סקרים אחרונים תפסו ירידה משמעותית בהן סביר שהם יקפצו לעתיד חשמלי.
ה invention של הצוות, שכבר עובר דרך פיתוח לקראת מסחור תחת עיניהם של Arbor Battery Innovations, לא רק מבטיח לשפר את טווח הנסיעה ואת פוטנציאל הטעינה המהירה אלא מסמל קפיצה מרגשת לכיוון פתרונות תובלתיים ידידותיים לחורף. שיתופי פעולה עם חברת הפיתוח הכלכלי של מישיגן מסמנים עוד קריאה לרוחב אימוץ נרחב יותר.
עתיד שבו חלומות חשמליים רוקדים באין מפריע על פני נופים מושלגים נמצא כעת בהישג יד. כשאנשי המכניקה ב-U-M ממשיכים את מסעם, דבר אחד מתבהר בהתלהבות: הקור כבר לא יכול לדרוש שליטה על אמפריות הכביש שלנו. עם חוכמה בלתי נלאית, גלגלי השינוי מסתובבים מהר יותר מאי פעם—טוען אחד מצפה בקוצר רוח לבוקר של מהפכה חשמלית.
ה breakthrough המהפכני בטכנולוגיית הסוללות שמוכן לשנות את ביצועי ה-EV בחורף
סקירה של אתגרים בחורף עבור EVs
רכבים חשמליים (EV), על אף היתרונות האקולוגיים המבטיחים שלהם, נתקלים בבעיות ביצוע משמעותיות במזג האוויר הקר בשל ירידה ביעילות הסוללה. בסביבות מתחת לאפס, הסוללות מתקשות לשמור על תפוקת כוח ומתמודדות עם זמני טעינה ממושכים, מה שמוביל לדאגת טווח הנסיעה שכיחה בקרב המשתמשים. ביצועים מתדרדרים אלה מפריעים להיסטורית לאימוץ רחב יותר של רכבים חשמליים באזורים קרים יותר.
הפתרון המהפכני של אוניברסיטת מישיגן
חוקרים מאוניברסיטת מישיגן, בראשות פרופסור ניל דאסגופטה, פיתחו פתרון מהפכני לבעיה זו במזג האוויר הקר. על ידי הנחת ציפוי של בוראט-קרבונט ליתיום בעובי של 20 ננומטר על תאי הסוללה, הם שיפרו באופן משמעותי את ביצועי הסוללות ליתיום-יון בתנאי חורף.
– שיפוט קונקטיביות: הציפוי יוצר מנהרות מיקרוסקופיות בתוך האנודה של הסוללה, מה שמאפשר תנועת יונים מהירה יותר, בדומה ל"חיתוך חמאה." זה משפר בצורה דרסטית את זרימת האנרגיה של הסוללה.
– חיי מדף מוארכים: באורח מדהים, הסוללות החדשות שומרות על קיבולת של 97% גם לאחר 100 מחזורי טעינה מהירה בטמפרטורה קשה של 14°F, הוכחה לעמידותן ויעילותן.
השפעה בעולם האמיתי ומקרים בשימוש
1. שיפור טווח ומהירות טעינה: הטכנולוגיה המהפכנית הזו מבטיחה להקל על דאגת הטווח, להרחיב את הפוטנציאל של מסעות ארוכים במזג האוויר הקר ללא עצירות טעינה נוספות.
2. מסחור מהיר יותר: עם Arbor Battery Innovations המנחה את מאמצי המסחור ושיתופי פעולה עם חברת הפיתוח הכלכלי של מישיגן, זמינות רחבה צפויה בקרוב.
3. אימוץ מוגבר של EV: שיפור היעילות הסוללרית עשוי להניע מכירות EV מוגברות באזורים קרים באופן מסורתי, לתמוך במעברים נרחבים יותר לתובלה חשמלית.
מגמות שוק: עתיד סוללות ה-EV
– השקעות מוגברות במחקר ופיתוח: חדשנות זו עשויה לעורר השקעות רחבות יותר בתעשייה בטכנולוגיות סוללות במזג האוויר הקר, מה שיגרום לפריצות דרך במדע החומרים וההנדסה.
– שינויים בייצור סוללות: יצרנים עשויים לשנות כיוון לטכנולוגיות כוללות את הפתרון של U-M, להשקיע בטכניקות ייצור בירידות ניתנות להרחבה עבור הציפוי החדש לאנודה.
מענה לשאלות דחופות
ש: כיצד משפיע מזג האוויר הקר על EVs הנוכחיים?
EVs הנוכחיים חווים ירידה בטווח וביעילות בטמפרטורות קרות עקב תגובות כימיות איטיות יותר בתוך סוללות ליתיום-יון, מה שמוביל לזמני טעינה ארוכים ולירידה בטווח הנסיעה.
ש: מתי תהיה הטכנולוגיה החדשה זמינה?
הפרויקט נמצא בשלבי פיתוח מתקדמים, צועד במהרה לעבר מסחור. שיתופי פעולה ומימון מארגונים כמו חברת הפיתוח הכלכלי של מישיגן מצביעים על נגישות בעתיד הקרוב.
יתרונות וחסרונות של טכנולוגיית הסוללה החדשה
יתרונות:
– הפחתה משמעותית בזמן הטעינה במזג האוויר הקר.
– חיי סוללה מוארכים גם תחת מחזורי טעינה מהירה.
– פוטנציאל להפחתת דאגת הטווח בקרב משתמשי EV.
חסרונות:
– שיקולי עלות ראשוניים לאימוץ טכנולוגיה חדשה.
– אינטגרציה עם דגמים קיימים של EV עשויה לדרוש מחקר והנדסה נוספים.
המלצות פעולה עבור בעלי EV
– שקלו רכבים המכילים טכנולוגיות סוללה מהדור הבא אם אתם פועלים בתנאים קרים בתדירות גבוהה.
– הישארו מעודכנים בהתפתחויות מחברות חלוצות כמו Arbor Battery Innovations לגבי שחרורים קרובים.
– תייעלו את ביצועי ה-EV שלכם בחורף על ידי תחזוקה סדירה של רכבים והכנה מוקדמת של סוללות לפני נסיעה.
סיכום
אוניברסיטת מישיגן חשפה פתרון מבטיח לבעיה ותיקה בעולם ה-EV. טכנולוגיית הסוללות המתקדמת הזו עשויה להגדיר מחדש את הציפיות לביצועי EV במזג האוויר הקר, בסופו של דבר לתמוך באימוץ רחב יותר ולקדם חדשנות במגזר.
למידע נוסף, חפשו התפתחויות ברכבים חשמליים באתר Consumers Energy.