I californiani non acquistano veicoli elettrici perché sono fighi, comprano veicoli elettrici perché vivono in un clima caldo. Le batterie convenzionali agli ioni di litio non possono essere caricate rapidamente a temperature inferiori a 50 gradi Fahrenheit, ma ora un team di ingegneri della Penn State ha creato una batteria che può autoriscaldarsi, consentendo una ricarica rapida indipendentemente dal freddo esterno.

"I veicoli elettrici sono popolari sulla costa occidentale perché il tempo è favorevole, " disse Xiao Guang Yang, professore assistente di ricerca in ingegneria meccanica, Penn State. "Una volta spostati sulla costa orientale o in Canada, allora c'è un problema tremendo. Abbiamo dimostrato che le batterie possono essere caricate rapidamente indipendentemente dalla temperatura esterna".

Quando i proprietari possono ricaricare le batterie delle auto in 15 minuti presso una stazione di ricarica, il rifornimento di carburante dei veicoli elettrici diventa quasi equivalente al rifornimento di benzina nel tempo necessario. Supponendo che le stazioni di ricarica siano posizionate liberamente, i conducenti possono perdere la loro "ansia da autonomia" e percorrere lunghe distanze senza preoccupazioni.

In precedenza, i ricercatori hanno sviluppato una batteria che potrebbe auto-riscaldarsi per evitare il consumo di energia sotto lo zero. Ora, lo stesso principio viene applicato alle batterie per consentire una ricarica rapida di 15 minuti a tutte le temperature, anche a meno 45 gradi F.

La batteria autoriscaldante utilizza una sottile lamina di nichel con un'estremità attaccata al terminale negativo e l'altra che si estende all'esterno della cella per creare un terzo terminale. Un sensore di temperatura collegato a un interruttore fa sì che gli elettroni fluiscano attraverso la lamina di nichel per completare il circuito quando la temperatura è inferiore alla temperatura ambiente. Questo riscalda rapidamente la lamina di nichel attraverso il riscaldamento a resistenza e riscalda l'interno della batteria. Quando la temperatura interna della batteria è al di sopra della temperatura ambiente, l'interruttore si apre e la corrente elettrica fluisce nella batteria per caricarla rapidamente. "Una caratteristica unica della nostra cella è che farà il riscaldamento e poi passerà alla ricarica automaticamente, " disse Chao Yang Wang, William E.

Diefenderfer Cattedra di ingegneria meccanica, professore di ingegneria chimica e professore di scienza e ingegneria dei materiali, e direttore del Centro motori elettrochimici. "Anche, le stazioni già disponibili non devono essere cambiate. Il controllo del riscaldamento e della ricarica è all'interno della batteria, non i caricatori."

I ricercatori riportano i risultati dei loro test sui prototipi nell'edizione di questa settimana del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Hanno scoperto che la loro batteria autoriscaldante poteva resistere a 4, 500 cicli di ricarica di 15 minuti a 32 gradi F con solo una perdita di capacità del 20%. Ciò fornisce circa 280, 000 miglia di guida e una vita di 12,5 anni, più lungo della maggior parte delle garanzie.

Una batteria convenzionale testata nelle stesse condizioni ha perso il 20% della capacità in 50 cicli di ricarica.

Le batterie agli ioni di litio si degradano quando vengono caricate rapidamente sotto i 50 gradi F perché, piuttosto che gli ioni di litio che si integrano dolcemente con gli anodi di carbonio, il litio si deposita in picchi sulla superficie dell'anodo. Questa placcatura al litio riduce la capacità delle celle, ma può anche causare picchi elettrici e condizioni non sicure della batteria. Attualmente, lungo, la ricarica lenta è l'unico modo per evitare la placcatura al litio sotto i 50 gradi F.

Batterie riscaldate al di sopra della soglia di placcatura al litio, sia dalla temperatura ambiente che dal riscaldamento interno, non presenterà placcatura al litio e non perderà capacità.

"Questo onnipresente metodo di ricarica rapida consentirà inoltre ai produttori di utilizzare batterie più piccole, più leggere e anche più sicure in un veicolo, " ha detto Wang.