Nova vrstaakumulator za električna vozilaglede na nedavno študijo lahko preživi dlje pri ekstremno visokih in nizkih temperaturah.

Znanstveniki pravijo, da bi baterije omogočile električnim vozilom, da potujejo dlje z enim polnjenjem pri nizkih temperaturah – in bi bila manj nagnjena k pregrevanju v vročih podnebjih.

To bi povzročilo manj pogosto zaračunavanje za voznike električnih vozil in dalobaterijedaljše življenje.

Ameriška raziskovalna skupina je ustvarila novo snov, ki je kemično bolj odporna na ekstremne temperature in se dodaja visokoenergijskim litijevim baterijam.

»Potrebujete visokotemperaturno delovanje na območjih, kjer lahko temperatura okolice doseže trimestno številko in se ceste še bolj segrejejo,« je povedal višji avtor, profesor Zheng Chen z Univerze Kalifornija v San Diegu.

»V električnih vozilih so akumulatorji običajno pod tlemi, blizu teh vročih cest.Poleg tega se baterije segrejejo samo zaradi pretoka toka med delovanjem.

"Če baterije ne prenesejo tega segrevanja pri visoki temperaturi, se bo njihova zmogljivost hitro poslabšala."

V prispevku, objavljenem v ponedeljek v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences, raziskovalci opisujejo, kako so pri testih baterije ohranile 87,5 odstotka in 115,9 odstotka svoje energijske zmogljivosti pri –40 Celzija (–104 Fahrenheita) in 50 Celzija (122 Fahrenheita). ) oz.

Imeli so tudi visoko kulonsko učinkovitost 98,2 odstotka oziroma 98,7 odstotka, kar pomeni, da lahko gredo baterije skozi več ciklov polnjenja, preden prenehajo delovati.

To je posledica elektrolita, ki je sestavljen iz litijeve soli in dibutil etra, brezbarvne tekočine, ki se uporablja v nekaterih predelovalnih dejavnostih, kot so farmacevtski izdelki in pesticidi.

Dibutil eter pomaga, ker se njegove molekule med delovanjem baterije ne igrajo zlahka z litijevimi ioni, in izboljša njeno delovanje pri temperaturah pod ničlo.

Poleg tega dibutil eter zlahka prenese vročino pri vrelišču 141 Celzija (285,8 Fahrenheita), kar pomeni, da ostane tekoč pri visokih temperaturah.

Ta elektrolit je tako poseben, da ga je mogoče uporabiti z litij-žveplovo baterijo, ki je polnilna in ima anodo iz litija in katodo iz žvepla.

Anode in katode so deli baterije, skozi katere teče električni tok.

Litij-žveplove baterije so pomemben naslednji korak pri baterijah za električna vozila, saj lahko shranijo do dvakrat več energije na kilogram kot trenutne litij-ionske baterije.

To bi lahko podvojilo obseg električnih vozil brez povečanja težebaterijospakirajte, pri tem pa znižajte stroške.

Žvepla je tudi več in viru povzroča manj okoljskega in človeškega trpljenja kot kobalt, ki se uporablja v tradicionalnih katodah litij-ionskih baterij.

Običajno obstaja težava z litij-žveplovimi baterijami – žveplove katode so tako reaktivne, da se med delovanjem baterije raztopijo, kar se pri višjih temperaturah poslabša.

In litijeve kovinske anode lahko tvorijo igličaste strukture, imenovane dendriti, ki lahko prebodejo dele baterije, ker pride do kratkega stika.

Posledično te baterije zdržijo le do deset ciklov.

Elektrolit dibutil eter, ki ga je razvila ekipa UC-San Diego, odpravlja te težave, tudi pri ekstremnih temperaturah.

Baterije, ki so jih testirali, so imele veliko daljšo življenjsko dobo kot tipična litij-žveplova baterija.

"Če želite baterijo z visoko energijsko gostoto, morate običajno uporabiti zelo ostro, zapleteno kemijo," je dejal Chen.

»Visoka energija pomeni, da se dogaja več reakcij, kar pomeni manj stabilnosti, več degradacije.

»Izdelava visokoenergijske baterije, ki je stabilna, je sama po sebi težka naloga – poskušati to narediti v širokem temperaturnem območju je še večji izziv.

"Naš elektrolit pomaga izboljšati tako stran katode kot stran anode, hkrati pa zagotavlja visoko prevodnost in stabilnost na površini."

Ekipa je izdelala tudi žveplovo katodo, da je bolj stabilna, tako da jo je cepila na polimer.To preprečuje, da bi se več žvepla raztopilo v elektrolitu.

Naslednji koraki vključujejo povečanje kemije baterije, tako da bo delovala pri še višjih temperaturah in bo dodatno podaljšala življenjsko dobo baterije.