Γνωστά τα προβλήματα των ηλεκτρικών οχημάτων, με την πλειοψηφία τους να επικεντρώνονται γύρω από τις μπαταρίες: είναι ακριβές, βαριές, έχουν μικρή αυτονομία και φορτίζουν πολύ αργά.
Η πρόσφατη ανακάλυψη μια ερευνητικής ομάδας του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια (ΗΠΑ) ισχυρίζεται ωστόσο πως έχει βρει τη λύση που θα κάνει μια τυπική μπαταρία λιθίου-ιόντων να φορτίζει μέσα σε 10 λεπτά!
Πρόκειται για μια ομάδα που αποτελείται από επιστήμονες διαφόρων τομέων - μηχανολόγοι, χημικοί μηχανικοί και μηχανικοί υλικών – οι οποίοι μελέτησαν τρόπους να επιταχύνουν δραματικά τον χρόνο επαναφόρτισης μιας μπαταρίας. Για να γίνει αυτό έπρεπε πρώτα να εντοπιστούν οι λόγοι για τους οποίους αυτό δεν ήταν ως τώρα εφικτό.
Όπως μας εξηγούν στη σχετική ανακοίνωση, η ταχεία φόρτιση μπαταριών λιθίου-ιόντων σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω των 10 βαθμών Κελσίου) δεν είναι και τόσο ασφαλής, καθώς τα ιόντα λιθίου δημιουργούν επικαθήσεις στην άνοδο (θετικό πόλο) που μειώνουν την απόδοση της μπαταρίας και επιπλέον αυτές σχηματίζουν ακμές που αυξάνουν τον κίνδυνο βραχυκυκλώματος.
Η αντίθετη λύση, δηλαδή η φόρτιση σε θερμότερες συνθήκες, αν και αποδοτικότερη, επίσης προκαλεί προβλήματα, καθώς οι ερευνητές ανακάλυψαν πως η έκθεση σε θερμότητα για παρατεταμένο χρονικό διάστημα προκαλούσε πτώση στην απόδοσης της μπαταρίας.
Αυτό που παρατήρησαν, ωστόσο, ήταν πως αν κατά τη φόρτιση οι μπαταρίες ανέβαζαν θερμοκρασία 60 βαθμών Κελσίου για το πολύ 10 λεπτά και μετά κρύωναν γρήγορα, τότε οι επικαθήσεις των ιόντων λιθίου δε σχηματίζονταν στην άνοδο και η μπαταρία δεν έχανε σε απόδοση.
“Το να φτάσει η μπαταρία σε μια ακραία θερμοκρασία 60 βαθμών Κελσίου είναι κάτι που απαγορεύεται. Είναι πολύ ψηλή τιμή, θεωρείται επικίνδυνη για τα υλικά της και μειώνει δραματικά τη διάρκεια ζωής της,” εξηγεί ο καθηγητής μηχανολογίας Chao-Yang Wang.
“Η ταχεία φόρτιση είναι το κλειδί για την ευρύτερη εξάπλωση των ηλεκτρικών οχημάτων. Το όριο των 10 λεπτών είναι η τάση του μέλλοντος και είναι κρίσιμης σημασίας γιατί λύνει ένα βασικό λόγο άγχους που πηγάζει από την αυτονομία.
“Αποδείξαμε πως μπορούμε να φορτίσουμε ένα ηλεκτρικό όχημα σε 10 λεπτά προσθέτοντας από 320 ως 480 χιλιόμετρα αυτονομίας και αυτό το καταφέρνουμε διατηρώντας τον χρόνο ζωής της μπαταρίας στους 2,500 κύκλους φόρτισης, δηλαδή το ισοδύναμο 800,000 χιλιομέτρων.”
Το μυστικό της συγκεκριμένης ανακάλυψης είναι η ταχεία φόρτιση σε υψηλή θερμοκρασία για 10 λεπτά και μετά η γρήγορη ψύξη της μπαταρίας ώστε να μην προλάβουν να προκληθούν οι προαναφερθείσες ανεπιθύμητες συνέπειες.
Για να επιτευχθεί αυτή η διαδικασία οι ερευνητές χρησιμοποιούν ένα λεπτό φύλλο νικελίου που στο ένα άκρο του συνδέεται με τον αρνητικό πόλη της μπαταρίας και το άλλο βγαίνει εκτός του ηλεκτρικού στοιχείου αποτελώντας ουσιαστικά έναν τρίτο πόλο. Ένας αισθητήρας θερμοκρασίας συνδεδεμένος με διακόπτη επιτρέπει τη ροή ηλεκτρονίων (δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα) να διαρρέει το φύλλο νικελίου, η αντίσταση του οποίου παράγει τη θερμότητα που ανεβάζει τη θερμοκρασία στο εσωτερικό της μπαταρίας.
Η τεχνολογία αυτή ωστόσο συνεπάγεται υγρόψυκτες μπαταρίες, ώστε το κύκλωμα ψύξης να αναλαμβάνει να ρίξει τη θερμοκρασία στα επιθυμητά επίπεδα μετά την έλευση του δεκάλεπτου.
Η έρευνα αυτή είχε την υποστήριξη του Αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας και το πιο ενδιαφέρον είναι πως στο πλάνο προβλέπεται η δημιουργία 2,800 σταθμών φόρτισης σε 500 σημεία κατά μήκος των ΗΠΑ, η κατασκευή των οποίων θα χρηματοδοτηθεί από τα πάνω από 2 δις δολάρια του προστίμου που πλήρωσε η Volkswagen για το σκάνδαλο dieselgate στην κυβέρνηση της χώρας!
