EV に急速充電して航続距離不安を軽減する安価な蓄電池


(Inexpensive battery charges rapidly for electric vehicles, reduces range anxiety)

2021/1/18 アメリカ合衆国・ペンシルベニア州立大学(PennState)

EV に急速充電して航続距離不安を軽減する安価な蓄電池

・ PennSate が、EV の航続距離不安を軽減できる、低価格で小型のリン酸鉄リチウムイオン電池(LFP電池)を開発。
・ 250 マイル(約 400km)の航続距離と 10 分間の急速充電を可能にし、2 百万マイル超の EV 寿命が見込める。同電池のこのような長寿命と急速充電は、充放電時の 140℉への高速自己加熱と電池作動停止時の冷性能によるもの。極めて高速な充電の実現により、航続距離を損なうことなく電池を小型化。
・ 薄いニッケルフォイルの一端を負極端子に、セル外部に延長したもう一端を第三の端子にそれぞれ接続す、同大学が過去に開発した自己加熱アプローチを活用。抵抗加熱がニッケルフォイルを急速に加熱して電池内部を暖め、140℉に達すると電流が停止し、急速充放電の準備が整う。
・ このようなアプローチを取り入れることで、電池のアノードとカソードおよび安全な低電圧電解質での安価な材料の利用が可能に。カソードには、コバルトのような高価で希少な材料の代わりに熱的に安定したリン酸鉄リチウムを、アノードには安全、軽量で安価なグラファイトをそれぞれ使用した。
・ 同自己加熱アプローチにより、アノードへのリチウムの析出の懸念も解消。重量、体積、コストを低減した同電池は、EV の大量消費市場に益するもの。自己加熱後に 40kWh の総電力量と 300kW の出力の大電力を供給し、3 秒間で 60mi/h の加速が可能。
・ 本研究は、米国エネルギー省(DOE)のエネルギー効率・再生可能エネルギー部(EERE)および William E Diefenderfer Endowment が支援した。
URL: https://news.psu.edu/story/643897/2021/01/18/research/inexpensive-battery-charges-rapidly-electric-vehicles-reduces-range



Nature Energy 掲載論文(アブストラクトのみ:全文は有料)
Thermally modulated lithium iron phosphate batteries for mass-market electric vehicles
URL: https://www.nature.com/articles/s41560-020-00757-7


The pursuit of energy density has driven electric vehicle (EV) batteries from using lithium iron phosphate (LFP) cathodes in early days to ternary layered oxides increasingly rich in nickel; however, it is impossible to forgo the LFP battery due to its unsurpassed safety, as well as its low cost and cobalt-free nature. Here we demonstrate a thermally modulated LFP battery to offer an adequate cruise range per charge that is extendable by 10 min recharge in all climates, essentially guaranteeing EVs that are free of range anxiety. Such a thermally modulated LFP battery designed to operate at a working temperature around 60 °C in any ambient condition promises to be a well-rounded powertrain for mass-market EVs. Furthermore, we reveal that the limited working time at the high temperature presents an opportunity to use graphite of low surface areas, thereby prospectively prolonging the EV lifespan to greater than two million miles.