I tid räknat handlar det om att forskarna har lyckats sänka laddningstiden från dagens 40-75 minuter till endast tio.
På dessa tio minuter ska batteriet kunna laddas till 80 procent, vilket ger bilen en räckvidd på ungefär 300 kilometer. Enligt Chao-Yang Wang, chef för Electrochemical Engine Center vid Penn State-universitetet, är detta den gräns då elbilar plötsligt kan börja matcha tankningstiden hos fossilbilar.
Enkel teknik
Genombrottet beskrivs i artikeln “Asymmetric Temperature Modulation for Extreme Fast Charging of Lithium-Ion Batteries” i tidskriften Joule. Bakom den invecklade rubriken döljer sig en relativt enkel modulering av befintlig teknik.
För att förstå denna måste man kanske förstå hur dagens litium-jon-batterier fungerar. För att undvika “solid-electrolyte-interphase” (SEI), att litiumjoner fastnar i anoden – något som försämrar battericellernas kapacitet och kan orsaka så kallade “strömspikar”, vilka kan skada batteriet – laddas och urladdas batterierna under samma temperaturförhållanden.
Det Chao-Yang Wang och hans kollegor upptäckte var att denna SEI kan undvikas om laddningstemperaturen under ett par minuter höjs till 60 grader Celsius.
– Nyckeln ligger i att ha en snabb upphettning. Annars kommer batteriet att ha en förhöjd temperatur alldeles för länge, vilket leder till en snabb försämring av det, säger Chao-Yang Wang till Cosmos Magazine.
Absorberar värme
Rent tekniskt handlar det om att forskarna lagt till en tunn nickelfolie som absorberar den skadliga värme som bildas vid laddningen, värme som sedan överförs från nickelfolien till batteriet.
Forskarlaget upptäckte att batterier som förvärmts via denna teknik kunde upprätthålla laddningsprocessen i 1700-2500 cykler innan litiumjonerna började angripa anoderna, jämfört med 60 cykler för kontrollbatterier.
Men hur enkel tekniken än är krävs det fortfarande att den som vill kunna snabbladda sin elbil köper en ny med ett sådant batteri inbyggt eller byter ut sitt befintliga batteri.
Billigare batterier
Vad gäller kostnaden för batterierna ökar nickelfolien denna med 0,47 procent per battericell, men eftersom den nya designen i stället undanröjer behovet av extern uppvärmning, som hos nuvarande batterier, blir kostnaden för de snabbladdande batterierna i slutänden lägre.
Nu satsar forskarna på att ta sitt genombrott ett steg längre.
– Vi jobbar på att kunna ladda ett energitätt elbilsbatteri på under fem minuter utan att batteriet tar skada, säger Chao-Yang Wang.
