Nova vrstabaterija za električna vozilamože dulje preživjeti na ekstremno visokim i niskim temperaturama, prema nedavnoj studiji.

Znanstvenici kažu da bi baterije omogućile električnim vozilima da putuju dalje s jednim punjenjem na niskim temperaturama – i bila bi manje sklona pregrijavanju u vrućim klimatskim uvjetima.

To bi rezultiralo rjeđim punjenjem za vozače električnih vozila, kao i davanjembaterijeduži život.

Američki istraživački tim stvorio je novu tvar koja je kemijski otpornija na ekstremne temperature i dodaje se visokoenergetskim litijskim baterijama.

"Potreban vam je rad na visokim temperaturama u područjima gdje temperatura okoline može doseći troznamenkastu vrijednost, a ceste postaju još toplije", rekao je viši autor, profesor Zheng Chen sa Sveučilišta Kalifornija u San Diegu.

“U električnim vozilima, baterije su obično ispod poda, blizu ovih vrućih cesta.Također, baterije se zagrijavaju samo zbog prolaska struje tijekom rada.

"Ako baterije ne mogu podnijeti ovo zagrijavanje na visokoj temperaturi, njihove performanse će brzo degradirati."

U radu objavljenom u ponedjeljak u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, istraživači opisuju kako su u testovima baterije zadržale 87,5 posto i 115,9 posto svog energetskog kapaciteta na –40 Celzija (–104 Fahrenheita) i 50 Celzija (122 Fahrenheita). ) odnosno.

Također su imale visoku Coulombic učinkovitost od 98,2 posto odnosno 98,7 posto, što znači da baterije mogu proći kroz više ciklusa punjenja prije nego što prestanu raditi.

To je zbog elektrolita koji se sastoji od litijeve soli i dibutil etera, bezbojne tekućine koja se koristi u nekim proizvodnjama kao što su farmaceutski proizvodi i pesticidi.

Dibutil eter pomaže jer se njegove molekule ne igraju lako s litijevim ionima dok baterija radi i poboljšava njezin rad na temperaturama ispod nule.

Osim toga, dibutil eter može lako podnijeti toplinu na vrelištu od 141 Celzija (285,8 Fahrenheita) što znači da ostaje tekući na visokim temperaturama.

Ono što ovaj elektrolit čini tako posebnim je to što se može koristiti s litij-sumpornom baterijom, koja je punjiva i ima anodu od litija i katodu od sumpora.

Anode i katode su dijelovi baterije kroz koje prolazi električna struja.

Litij-sumporne baterije značajan su sljedeći korak u EV baterijama jer mogu pohraniti do dva puta više energije po kilogramu od trenutnih litij-ionskih baterija.

To bi moglo udvostručiti domet električnih vozila bez povećanja težinebaterijapakirati uz smanjenje troškova.

Sumpor je također zastupljeniji i uzrokuje manje ekološke i ljudske patnje izvoru od kobalta, koji se koristi u tradicionalnim katodama litij-ionskih baterija.

Obično postoji problem s litij-sumpornim baterijama – sumporne katode su toliko reaktivne da se otapaju dok baterija radi, a to se pogoršava na višim temperaturama.

I litijeve metalne anode mogu formirati igličaste strukture zvane dendriti koji mogu probiti dijelove baterije jer mogu izazvati kratki spoj.

Kao rezultat toga, ove baterije traju samo do nekoliko desetaka ciklusa.

Dibutil eter elektrolit koji je razvio tim UC-San Diego rješava te probleme, čak i pri ekstremnim temperaturama.

Baterije koje su testirali imale su mnogo duži radni vijek od tipične litij-sumporne baterije.

"Ako želite bateriju visoke gustoće energije, obično morate koristiti vrlo oštru, kompliciranu kemiju", rekao je Chen.

“Visoka energija znači da se događa više reakcija, što znači manje stabilnosti, više degradacije.

„Napraviti stabilnu visokoenergetsku bateriju sam po sebi je težak zadatak – pokušati to učiniti kroz širok raspon temperatura još je izazovnije.

"Naš elektrolit pomaže poboljšati i katodnu i anodnu stranu, dok istovremeno pruža visoku vodljivost i stabilnost međupovršine."

Tim je također konstruirao sumpornu katodu da bude stabilnija cijepljenjem na polimer.To sprječava da se više sumpora otopi u elektrolitu.

Sljedeći koraci uključuju povećanje kemijskog sastava baterije tako da radi na još višim temperaturama i dodatno će produljiti vijek trajanja.