Новый аккумулятор при низких температурах нагревает себя сам
Экстремальные условия среды могут серьёзно подорвать производительность литиево-ионных батарей. Недавно "Вести.Наука" писали о том, как учёные пытаются защитить аккумуляторы от перегрева и возгорания. В мороз вероятность возгорания ниже, но возникает другая проблема – значительная потеря мощности. Практически всем владельцам телефонов известно, что при низкой температуре заряд падает буквально на глазах. А автомобилисты часто не могут завести машину на морозе, потому что стартеру не хватает напряжения.
Дело в том, что с понижением температуры увеличивается плотность электролита, это приводит к уменьшению напряжения на клеммах. Кроме того, ёмкость аккумулятора в таких условиях снижается на 40%. Правда, справиться с этой бедой достаточно просто – нужно всего лишь батарею нагреть.
"Плохая работа батарей при отрицательной температуре — это давняя проблема, – сообщает в пресс-релизе Пенсильванского университета профессор Чао-Ян Ван (Chao-Yang Wang). – Это не так страшно для телефонов и ноутбуков, но это существенная помеха для электрических транспортных средств, беспилотных летательных аппаратов и роботов, предназначенных для работы в космосе".
Чтобы исправить положение, Ван и его коллеги разработали универсальную батарею, которая всего за тридцать секунд разогревается с -30 до 0 градусов по Цельсию, расходуя при этом лишь 5,5% заряда.
Учёные поместили внутрь обычного литиево-ионного аккумулятора никелевую фольгу толщиной 50 микрометров, один конец которой примыкает к отрицательному полюсу, а другой выходит наружу. Устройство снабжено датчиком температуры и коммутатором, который на морозе замыкает этот новый контур и направляет на него электроны. В итоге температура фольги быстро поднимается, и она нагревает батарею изнутри. По достижении ноля градусов цепь разрывается, и батарея продолжает работать в нормальном режиме.
Авторы работы, опубликованной в издании Nature, отмечают, что в качестве нагревательного элемента можно использовать разные материалы, но относительно дешёвый никель сделал новый аккумулятор не намного более дорогим по сравнению с обыкновенным. При этом вес батареи вырос лишь на 1,5%.
Теперь учёные хотят развить успех и создать по-настоящему "умную батарею", оснащённую разными системами, которые позволят постоянно отслеживать безопасность, производительность и срок службы энергетического элемента
