Lithiumbatterie, die keine Angst vor Kälte hat

Bei kaltem Wetter können einige Personen im Freien herausfinden, wie die Stromversorgung des Telefons unterbrochen wird. Mit nur 20% des Stroms schaltet sich das Telefon innerhalb von Minuten automatisch aus. Dies liegt daran, dass Lithiumbatterien bei niedrigen Temperaturen einem erheblichen Leistungsverlust ausgesetzt sind.

Um dieses Problem zu lösen, haben mein Team und ich eine neue Lithiumbatterietechnologie entwickelt - All Climate Batteries TM, die die Einschränkungen von Lithiumbatterien bei niedrigen Temperaturen revolutionierte. Die Technologie wurde kürzlich in der Top-Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

"All-Climate-Batterien" können dazu beitragen, die Leistung von Lithiumbatterien mit geringerem Wirkungsgrad bei niedrigeren Temperaturen zu verbessern. Bildquelle: Autor des Papiers

Bei kaltem Wetter müssen Lithiumbatterien "zuschlagen"?

Wenn die Lithiumbatterie arbeitet, bewegt sich Li + zwischen der positiven und der negativen Elektrode, während die niedrige Temperatur die Li + -Aktivität in der Lithiumionenbatterie verringert. Einfach ausgedrückt, die ursprüngliche Lithiumbatterie wird mit Strom versorgt, aber aufgrund der niedrigen Temperatur kann Li + "nicht laufen", wodurch die verfügbare Leistung der Batterie sinkt: Ich habe ein paar große Lastwagen, aber ich kann sie nur verwenden.

Wenn die Temperatur steigt, normalisiert sich die Li + -Aktivität in der Lithiumbatterie wieder und die vorherige "unbrauchbare" Leistung wird wiederhergestellt. Leute, die in der kalten Gegend waren, sollten dieses kleine Geheimnis kennen: Was ist, wenn die Kamera eine Weile nicht benutzt wird? Sie können den Akku in Ihre Arme nehmen und ihm Wärme geben, er stellt die Stromversorgung wieder her. Dann gibt es keinen Strom, dann hey, also radeln ...

Trotz solcher "Geheimnisse" ist der geringe Wirkungsgrad von Lithiumbatterien bei niedrigen Temperaturen in der Tat ein großes Problem. Lithiumbatterien sind in allen Bereichen der Industrie und des öffentlichen Lebens weit verbreitet und wichtige Werkzeuge zur Lösung von Umweltproblemen. Ihre Energiedichte und Leistung sind bei niedrigen Temperaturen stark reduziert, was ihre Verwendung in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen stark einschränkt.

Zusätzlich zu der Unfähigkeit, in kalten Klimazonen und in großen Höhen verwendet zu werden, kann die "Nichtkälte" von Lithiumbatterien die Verwendung von Batterien für Elektrofahrzeuge stark beeinträchtigen. Der Akku eines Elektroautos ist so groß, dass Sie den Trick "warm und warm werden" nicht anwenden können. Der Leistungsverlust bei niedrigen Temperaturen erfordert möglicherweise mehr Batteriepacks zum Ausgleich, und teurere Komponenten sind erforderlich, um den Motor "kalt zu starten". Bei kaltem Wetter wird das Laden ebenfalls langsam, was das "regenerative Bremsen" von Elektrofahrzeugen begrenzt und die Reichweite verringert. Laut Statistik beträgt die Reichweite eines Elektroautos in einer Umgebung von 0 Grad nur die Hälfte der normalen Kilometerleistung.

Gibt es also eine Lösung?

"All-Climate Battery", selbstheizende Batterie

Ich bin der Gründer von EC Power und Professor an der Penn State University. Unser Team hat daran gearbeitet, dieses Problem zu lösen. Die von uns erfundene "All-Climate-Batterie" konnte sich unter null Grad Celsius "selbst erwärmen". Dieser Prozess erfordert keine Hilfe von externen Heizgeräten und erfordert keine Zugabe von speziellen Additiven zum Elektrolyten.

In die Allwetterbatterie ist ein sehr dünnes und dünnes Nickelstück eingesetzt, das die Batterie mit einer geringen Menge an Batterieenergie selbst erwärmt und die Effizienz der Lithiumbatterie bei niedrigen Temperaturen erheblich verbessert.

Die Begrenzung von Lithiumbatterien bei niedrigen Temperaturen war schon immer ein Problem, an dem die Industrie gearbeitet hat. Bisher waren verschiedene Technologien kompliziert und kostspielig und haben die Leistung von Batterien bei normalen Temperaturen und Temperaturen beeinträchtigt. Unser Team untersuchte auch die Heizmethoden vieler Batterietypen und stellte schließlich fest, dass die Verwendung der Vollklima-Batterietechnologie zur direkten Erwärmung der elektrochemischen Grenzfläche der Batterie die effektivste und direkteste Methode ist.

Die Allwetterbatterie optimiert die Struktur der Batterie auf subtile Weise, indem sie eine sehr dünne Nickelfolie in die Batterie einlegt, sodass sich die Batterie bei niedriger Temperatur schnell selbst erwärmt und die Batterietemperatur effektiv erhöht. Nachdem die Batterietemperatur auf den nutzbaren Bereich angestiegen ist, stoppt sie automatisch die Heizung, um weitere Energieverluste zu vermeiden. Diese Technologie kann die Leistung der Lithiumbatterie bei -30 ° C um mehr als das Zehnfache erhöhen, ohne die Leistung und Lebensdauer der Batterie bei Raumtemperatur zu verringern.

Unsere Technologie hat strenge Tests bestanden. Dazu gehören 500 Niedertemperatur-Heiztests, 1000 45-Grad-Hochtemperatur-Zyklustests und bis zu 2600 normale Temperaturzyklustests ohne Probleme mit der Batterielebensdauer. Darüber hinaus hat EC Power die Produktionskapazität für Vollklimabatterien ausgereift und wird bereits kommerzialisiert.

Angesichts der Fähigkeit der Batterie, sich bei kaltem Wetter zu erwärmen, hoffen mein Team und ich, dass die zukünftige "Allwetterbatterie" mehr Elektrofahrzeugen helfen wird, mit kalten Bedingungen umzugehen. Zusätzlich zu Elektrofahrzeugen kann es auch zum Betrieb von Drohnen in hohen Breiten, in der Feldelektronik usw. verwendet werden. Darüber hinaus haben wir uns die mögliche Anwendung von „All-Climate-Batterien“ in der Weltraumforschung vorgestellt.

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