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

Naučnici kažu da bi baterije omogućile električnim vozilima da pređu više s jednim punjenjem na niskim temperaturama – i da bi bila manje sklona pregrijavanju u vrućim klimama.

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

Američki istraživački tim stvorio je novu supstancu koja je hemijski otpornija na ekstremne temperature i dodaje se visokoenergetskim litijumskim baterijama.

„Potreban je rad na visokim temperaturama u područjima gdje temperatura okoline može dostići trocifrene vrijednosti, a ceste postaju još toplije“, rekao je glavni autor, profesor Zheng Chen sa Univerziteta Kalifornija-San Diego.

„U električnim vozilima, baterijski paketi se obično nalaze ispod poda, blizu ovih vrućih puteva. Također, baterije se zagrijavaju samo zbog protoka struje tokom rada.“

„Ako baterije ne mogu tolerirati ovo zagrijavanje na visokoj temperaturi, njihove performanse će se brzo pogoršati.“

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 stepeni Celzijusa (-104 stepena Fahrenheita) i 50 stepeni Celzijusa (122 stepena Fahrenheita), respektivno.

Također su imali visoku Coulombic efikasnost od 98,2 posto i 98,7 posto respektivno, što znači da baterije mogu proći kroz više ciklusa punjenja prije nego što prestanu raditi.

To je zbog elektrolita koji je napravljen od litijumove soli i dibutil etera, bezbojne tečnosti koja se koristi u nekim proizvodnjama poput farmaceutskih proizvoda i pesticida.

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

Osim toga, dibutil eter lako podnosi toplinu na svojoj tački ključanja od 141 stepen Celzijusa (285,8 stepeni Fahrenheita), što znači da ostaje tečan na visokim temperaturama.

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

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

Litijum-sumporne baterije su značajan sljedeći korak u razvoju baterija za električna vozila jer mogu pohraniti do dva puta više energije po kilogramu od trenutnih litijum-jonskih baterija.

Ovo bi moglo udvostručiti domet električnih vozila bez povećanja težinebaterijapakujte uz smanjenje troškova.

Sumpor je također obilniji i uzrokuje manje ekološke i ljudske patnje 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, a to se pogoršava na višim temperaturama.

A litijum-metalne anode mogu formirati igličaste strukture zvane dendriti koji mogu probiti dijelove baterije zbog kratkog spoja.

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

Dibutil eter elektrolit koji je razvio tim sa UC-San Diego rješava ove probleme, čak i na ekstremnim temperaturama.

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

„Ako želite bateriju s visokom gustoćom energije, obično morate koristiti vrlo agresivnu, kompliciranu kemiju“, rekao je Chen.

„Visoka energija znači da se odvija više reakcija, što znači manju stabilnost, veću degradaciju.“

„Izrada visokoenergetske baterije koja je stabilna sama po sebi je težak zadatak – pokušaj da se to uradi kroz širok temperaturni raspon je još izazovniji.“

„Naš elektrolit pomaže u poboljšanju i katodne i anodne strane, a istovremeno pruža visoku provodljivost i međupovršinsku stabilnost.“

Tim je također konstruirao sumpornu katodu da bude stabilnija kalemljenjem na polimer. To sprječava otapanje veće količine sumpora u elektrolitu.

Sljedeći koraci uključuju povećanje hemije baterije kako bi radila na još višim temperaturama i dodatno produžila vijek trajanja ciklusa.