Nova vrstabaterija za električna vozilalahko preživijo dlje v ekstremno vročih in hladnih temperaturah, je pokazala nedavna študija.

Znanstveniki pravijo, da bi baterije električnim vozilom omogočile daljše potovanje z enim polnjenjem v nizkih temperaturah – in bi bila manj nagnjena k pregrevanju v vročem podnebju.

To bi voznikom električnih vozil prineslo manj pogosto polnjenje in hkrati dalobaterijedaljše življenje.

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

»Na območjih, kjer lahko temperatura okolice doseže trimestne številke in kjer se ceste še bolj segrejejo, potrebujete delovanje pri visokih temperaturah,« je dejal višji avtor, profesor Zheng Chen z Univerze v Kaliforniji v San Diegu.

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

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

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

Imeli so tudi visoko Coulombsko učinkovitost, in sicer 98,2 odstotka oziroma 98,7 odstotka, kar pomeni, da lahko baterije opravijo več ciklov polnjenja, preden prenehajo delovati.

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

Dibutil eter pomaga, ker se njegove molekule med delovanjem baterije ne vežejo zlahka na litijeve ione in izboljša njeno delovanje pri temperaturah pod ničlo.

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

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

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

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

To bi lahko podvojilo doseg električnih vozil brez povečanja težebaterijapakiranje ob hkratnem ohranjanju nizkih stroškov.

Žveplo je tudi bolj obilno in 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 še poslabša.

Litijeve kovinske anode lahko tvorijo igličaste strukture, imenovane dendriti, ki lahko prebodejo dele baterije zaradi kratkega stika.

Posledično te baterije zdržijo le do nekaj deset ciklov.

Dibutil eter elektrolit, 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 ciklov kot tipična litij-žveplova baterija.

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

"Visoka energija pomeni, da se dogaja več reakcij, kar pomeni manjšo stabilnost in večjo razgradnjo."

»Izdelava visokoenergijske baterije, ki je stabilna, je sama po sebi težka naloga – poskusiti to doseči v širokem temperaturnem razponu pa je še bolj zahtevno.«

»Naš elektrolit pomaga izboljšati tako katodno kot anodno stran, hkrati pa zagotavlja visoko prevodnost in medfazno stabilnost.«

Ekipa je prav tako zasnovala žveplovo katodo, da bi bila stabilnejša, tako da jo je cepila na polimer. To preprečuje raztapljanje več žvepla v elektrolitu.

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