Аккумуляторы, способные полностью заряжаться за пять минут, были впервые произведены на заводе, что стало значительным шагом на пути к тому, чтобы электромобили стали так же быстро заряжаться, как заправка бензиновых или дизельных автомобилей.

Электромобили — жизненно важная часть действий по борьбе с климатическим кризисом, но разрядка во время поездки вызывает беспокойство у водителей. Новые литий-ионные батареи были разработаны израильской компанией StoreDot и производятся компанией Eve Energy в Китае на стандартных производственных линиях.

StoreDot уже продемонстрировал свою «сверхбыструю зарядку» аккумуляторов в телефонах, дронах и скутерах, а также уже произвела 1000 аккумуляторов предназначенных для демонстрации своей технологии автопроизводителям и другим компаниям. Daimler, BP, Samsung и TDK инвестировали StoreDot, который на сегодняшний день привлек $ 130 млн и был назван Bloomberg New Energy Finance Pioneer в 2020 году.

Батареи можно полностью зарядить за пять минут, но для этого потребуются зарядные устройства большей мощности, чем те, которые используются сегодня. Используя доступную инфраструктуру для зарядки, StoreDot стремится обеспечить к 2025 году 160 километров заряда автомобильного аккумулятора за пять минут.

«Барьер номер один для внедрения электромобилей — больше не стоимость, это беспокойство по поводу дальности», — сказал Дорон Майерсдорф, генеральный директор StoreDot. «Вы либо боитесь застрять на шоссе, либо вам придется два часа сидеть на зарядной станции. Но если опыт водитель точно будет знать, что его электромобиль будет заряжаться как бензиновый, все это беспокойство уходит».

«Пятиминутная зарядка литий-ионного аккумулятора считалась невозможной», — сказал он. «Но мы не выпускаем лабораторный прототип, мы выпускаем инженерные образцы с линии массового производства. Это демонстрирует, что это осуществимо и коммерчески готово».

В существующих литий-ионных батареях в качестве одного электрода используется графит, в который ионы лития заталкиваются для накопления заряда. Но когда они быстро заряжаются, ионы накапливаются и могут превратиться в металл и замкнуть батарею.

Аккумулятор StoreDot заменяет графит полупроводниковыми наночастицами, в которые ионы могут переходить быстрее и легче. Эти наночастицы в настоящее время основаны на германии, который растворим в воде и с ним легче обращаться при производстве. Но StoreDot планирует использовать кремний, который намного дешевле, и ожидается, что эти прототипы появятся позже в этом году. Майерсдорф сказал, что стоимость будет такой же, как у существующих литий-ионных батарей.

«Узким местом сверхбыстрой зарядки больше не является аккумулятор», — сказал он. По его словам, теперь необходимо модернизировать зарядные станции и питающие их сети, поэтому они работают с BP. «BP имеет 18 200 АЗС, и они понимают, что через 10 лет все эти станции устареют, если они не перепрофилируют их для зарядки — батарей нового поколения».

Десятки компаний по всему миру разрабатывают аккумуляторы с быстрой зарядкой, при этом Tesla, Enevate и Sila Nanotechnologies работают с кремниевыми электродами. Другие ищут другие соединения, такие как Echion, в котором используются наночастицы оксида ниобия. Босс Tesla Илон Маск написал в Твиттере: «Производство аккумуляторных батарей является фундаментальным ограничителем скорости, замедляющим устойчивую энергетику будущего – это очень важная проблема».

«Я думаю, что такие быстрозаряжаемые батареи появятся на массовом рынке через три года», — сказал профессор Чао-Ян Ван из Центра технологий аккумуляторов и накопления энергии при Университете штата Пенсильвания в США. «Они не будут дороже; фактически, они позволяют автопроизводителям уменьшить размер бортовой батареи, при этом избавившись от беспокойства по поводу дальности полета, тем самым значительно снизив стоимость аккумуляторной батареи».

Исследования группы Вана разрабатываются основанной им компанией EC Power. Он осторожно увеличивает температуру аккумулятора до 60 ° C, что позволяет ионам лития двигаться быстрее, но позволяет избежать повреждения аккумулятора, обычно вызываемого теплом. Он сказал, что это позволяет полностью зарядить аккумулятор за 10 минут.

Ван сказал, что новое исследование, опубликованное в журнале Nature Energy показало, что эта батарея может быть как доступной, так и устранять опасения по поводу дальности действия. «Наконец-то мы достигли паритета с бензиновыми автомобилями по стоимости и удобству. У нас есть технология для электромобилей стоимостью 25 000 долларов, которые гоняются как роскошные спортивные автомобили, имеют возможность 10-минутной перезарядки и являются более безопасными, чем любые из существующих на рынке».

Ван отметил, что быстрая зарядка также должна повторяться не менее 500 раз без ухудшения качества батареи, чтобы обеспечить ей разумный срок службы, и что аккумуляторная батарея EC может сделать это 2500 раз. Майерсдорф сказал, что батарею StoreDot можно заряжать 1000 циклов, сохраняя при этом 80% первоначальной емкости.

Анна Томашевска из Имперского колледжа Лондона, Великобритания, которая провела обзор быстрозарядных аккумуляторов в 2019 году, более осторожна в отношении скорости их внедрения. «Я думаю, что технологии такие как StoreDot’s могут начать выходить на рынок в ближайшие пять лет или около того. Однако, поскольку их производство будет сложнее и дороже, мы, скорее всего, поначалу увидим их только на нишевых рынках, ориентированных на высокие характеристики и не столь чувствительных к цене, как электромобили», — сказала она.