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

Naučnici kažu da bi baterije omogućile električnim vozilima da putuju dalje sa jednim punjenjem na niskim temperaturama – i da bi bili manje skloni pregrijavanju u vrućim klimama.

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

Američki istraživački tim kreirao je novu supstancu koja je hemijski otpornija na ekstremne temperature i koja se dodaje u visokoenergetske litijumske baterije.

"Potreban vam je rad na visokoj temperaturi u područjima gdje temperatura okoline može dostići trocifrene vrijednosti, a putevi postaju još topliji", rekao je viši autor profesor Zheng Chen sa Univerziteta Kalifornija-San Diego.

„U električnim vozilima, baterije su obično ispod poda, blizu ovih vrućih puteva.Takođe, baterije se zagrevaju samo od struje tokom rada.

“Ako baterije ne mogu tolerirati ovo zagrijavanje na visokoj temperaturi, njihove performanse će brzo degradirati.”

U članku 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 Celzijusa (-104 Fahrenheita) i 50 Celzijusa (122 Fahrenheita). ) respektivno.

Takođe su imali visoku kulombičku efikasnost 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 je napravljen od litijeve soli i dibutil etera, bezbojne tekućine koja se koristi u nekoj proizvodnji poput lijekova i pesticida.

Dibutil eter pomaže jer se njegovi molekuli ne igraju lako s litijum jonima dok baterija radi i poboljšava performanse na temperaturama ispod nule.

Plus, dibutil etar lako podnosi toplotu na tački ključanja od 141 Celzijus (285,8 Farenhajta) što znači da ostaje tečan na visokim temperaturama.

Ono što ovaj elektrolit čini tako posebnim je to što se može koristiti sa litijum-sumpornom baterijom, koja se može puniti i ima anodu od litijuma i katodu od sumpora.

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

Litijum-sumporne baterije su značajan sledeći korak u EV baterijama jer mogu pohraniti do dva puta više energije po kilogramu od trenutnih litijum-jonskih baterija.

Ovo bi moglo udvostručiti domet EV bez povećanja težinebaterijaspakujte uz smanjenje troškova.

Sumpora je također više i uzrokuje manje ekološke i ljudske patnje izvoru od kobalta, koji se koristi u tradicionalnim katodama litijum-jonskih baterija.

Tipično, postoji problem sa litijum-sumpornim baterijama – sumporne katode su toliko reaktivne da se rastvaraju kada baterija radi i to se pogoršava na višim temperaturama.

A litij metalne anode mogu formirati igličaste strukture zvane dendriti koje mogu probiti dijelove baterije jer dolazi do kratkog spoja.

Kao rezultat toga, ove baterije traju samo do desetine ciklusa.

Elektrolit dibutil etera koji je razvio tim UC-San Diego rješava ove probleme, čak i na ekstremnim temperaturama.

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

„Ako želite bateriju sa velikom gustinom energije, obično morate da koristite veoma oštru, komplikovanu hemiju“, rekao je Čen.

„Visoka energija znači da se dešava više reakcija, što znači manje stabilnosti, više degradacije.

„Napraviti visokoenergetsku bateriju koja je stabilna je sam po sebi težak zadatak – pokušaj da se to uradi u širokom temperaturnom rasponu je još izazovniji.

“Naš elektrolit pomaže poboljšanju i katodne i anodne strane, istovremeno pružajući visoku provodljivost i međufaznu stabilnost.”

Tim je također konstruirao sumpornu katodu da bude stabilnija tako što je cijepio na polimer.Ovo sprječava rastvaranje veće količine sumpora u elektrolitu.

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