Група вчених з університету штату Пенсільванія спільно зі своїми колегами з компанії EC Power створила «всесезонний» літій-іонний акумулятор, здатний до самонагріву при переохолодженні. Модифікація акумулятора внутрішнім нагрівальним контуром значно розширює можливість використання акумуляторів в умовах морозного клімату. Детальний опис роботи опубліковано в журналі.
Концепція ідеї досить проста: дослідники додали в батарею шар нікелевої фольги товщиною близько 50 мікрон, створивши додатковий електричний контур, що складається зі сполучених анода і фольги. У разі якщо температура «за бортом» виявляється занадто низькою і акумулятор занадто сильно охолоджується, замість звичайного контуру анод-катод в роботу включається додатковий контур, протікання струму через який забезпечує омічний нагрів пристрою.
Як прототип для вивчення команда використовувала типовий літій-іонний акумулятор, що складається з 25 катодних шарів LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 і 26 анодних графітових шарів, загальна ємність пристрою склала 7,5 ампер-годин. Дослідники підібрали параметри фольги виходячи з міркувань стабільності твердого електроліту: напруга в «нагрівачі» становить всього 2 вольти, тобто лежить в робочій області акумулятора.
Використовуючи подібну схему, дослідники змогли домогтися вражаючих результатів: на нагрів до нуля попередньо охолодженого до мінус 20 і мінус 30 градусів акумулятора витрачається всього лише 3,8 і 5,5 відсотка ємності батареї відповідно, причому середня швидкість нагріву акумулятора становить близько одного градуса в секунду.
Літій-іонні акумулятори схильні до високих втрат потужності при роботі в умовах негативних температур, що обмежує їх застосування в електромобілях, смартфонах і різних носимих пристроях в умовах холодного клімату. На практиці в разі електромобілів подібне зниження потужності змушує виробників використовувати великі за розмірами і потужністю акумулятори для холодного старту двигуна, а також призводить до неефективного використання рекуперативного гальмування і сумарного підсумкового зниження запасу ходу автомобіля на 40 відсотків при зниженні температури навколишнього середовища від 23 градусів Цельсія до мінус семи.