Dank des neuen Lithium-Ionen-Batteriedesigns können Elektrofahrzeuge in nur 10 Minuten aufgeladen werden

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Dank des neuen Lithium-Ionen-Batteriedesigns können Elektrofahrzeuge in nur 10 Minuten aufgeladen werden

Von Good News Network - 1. November 2019

Besitzer von Elektrofahrzeugen können möglicherweise bald in eine Tankstelle einfahren, ihr Auto anschließen, auf die Toilette gehen, eine Tasse Kaffee trinken und in 10 Minuten mit einer voll aufgeladenen Batterie herausfahren, so ein Team von Ingenieuren.

'Wir haben gezeigt, dass wir ein Elektrofahrzeug in zehn Minuten für eine Reichweite von 200 bis 300 Meilen aufladen können', sagte Chao-Yang Wang, Professor für Chemieingenieurwesen und Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 'Und wir können dies tun, indem wir 2.500 Ladezyklen aufrechterhalten - oder das entspricht einer halben Million Meilen Fahrt.'

Lithium-Ionen-Batterien verschlechtern sich, wenn sie bei Umgebungstemperaturen unter 50 Grad Fahrenheit schnell aufgeladen werden, da sich das Lithium nicht in die Kohlenstoffanoden einfügt, sondern in Spitzen auf der Anodenoberfläche ablagert. Diese Lithiumbeschichtung verringert die Zellkapazität, kann aber auch elektrische Spitzen und unsichere Batteriezustände verursachen.

Batterien, die durch externe oder interne Erwärmung über die Lithiumbeschichtungsschwelle erhitzt werden, weisen keine Lithiumbeschichtung auf.

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Die Forscher hatten zuvor ihre Batterie so entwickelt, dass sie in 15 Minuten bei 50 Grad Fahrenheit aufgeladen werden kann. Das Laden bei höheren Temperaturen wäre effizienter, aber lange Perioden hoher Hitze beeinträchtigen auch die Batterien.

'Schnelles Laden ist der Schlüssel für eine weit verbreitete Einführung von Elektrofahrzeugen', sagte Wang.

Wang und sein Team erkannten, dass sich keine Lithiumspitzen bilden würden, wenn sich die Batterien nur 10 Minuten lang auf 140 Grad Celsius erwärmen und dann schnell auf Umgebungstemperatur abkühlen könnten, und es auch nicht zu einem Wärmeabbau der Batterie kommen würde. Sie berichten über ihre Ergebnisse in der dieswöchigen Ausgabe von Joule.

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'Es ist in der Batterie-Arena verboten, diese Batterie auf extrem 60 Grad Celsius zu bringen', sagte Wang. 'Es ist zu hoch und wird als Gefahr für die Materialien angesehen und würde die Batterielebensdauer drastisch verkürzen.'

Die schnelle Abkühlung der Batterie würde mit dem im Auto eingebauten Kühlsystem erreicht, erklärte Wang. Der große Unterschied von 140 Grad bis etwa 75 Grad Fahrenheit trägt auch dazu bei, die Abkühlgeschwindigkeit zu erhöhen.

'Der 10-Minuten-Trend ist für die Zukunft und für die Einführung von Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung, da er das Problem der Reichweitenangst löst', sagte Wang.

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Laut Reuters wird die Einrichtung von 2.800 Ladestationen in den USA, die durch die von Volkswagen gezahlte Strafe von mehr als 2 Milliarden US-Dollar finanziert werden, zur Verringerung der Reichweitenangst beitragen - die Angst, dass der Strom ohne Möglichkeit oder Zeit zum Aufladen ausgeht nach dem Eingeständnis, Dieselemissionen zu betrügen. Diese Ladestationen befinden sich an 500 Standorten.

Die selbsterhitzende Batterie verwendet eine dünne Nickelfolie, wobei ein Ende am Minuspol angebracht ist und das andere sich außerhalb der Zelle erstreckt, um einen dritten Anschluss zu erzeugen. Ein an einem Schalter angebrachter Temperatursensor bewirkt, dass Elektronen durch die Nickelfolie fließen, um den Stromkreis zu vervollständigen. Dadurch wird die Nickelfolie durch Widerstandsheizung schnell erwärmt und das Innere der Batterie erwärmt.

Das US-Energieministerium unterstützte diese Arbeit.

Nachdruck von der Penn State University

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