Un nou tip debaterie pentru vehicule electricepot supraviețui mai mult timp la temperaturi extreme, conform unui studiu recent.

Oamenii de știință spun că bateriile ar permite vehiculelor electrice să parcurgă distanțe mai mari cu o singură încărcare la temperaturi scăzute - și ar fi mai puțin predispuse la supraîncălzire în climatele calde.

Acest lucru ar duce la o încărcare mai puțin frecventă pentru șoferii de vehicule electrice, precum și ar oferibateriio viață mai lungă.

Echipa americană de cercetare a creat o nouă substanță care este chimic mai rezistentă la temperaturi extreme și care este adăugată la bateriile cu litiu de înaltă energie.

„Aveți nevoie de funcționare la temperaturi ridicate în zone în care temperatura ambiantă poate atinge peste trei cifre, iar drumurile devin și mai fierbinți”, a declarat autorul principal al studiului, profesorul Zheng Chen de la Universitatea din California-San Diego.

„În vehiculele electrice, pachetele de baterii sunt de obicei sub podea, aproape de aceste drumuri fierbinți. De asemenea, bateriile se încălzesc doar prin trecerea curentului în timpul funcționării.”

„Dacă bateriile nu pot tolera această încălzire la temperaturi ridicate, performanța lor se va degrada rapid.”

Într-un articol publicat luni în revista Proceedings of the National Academy of Sciences, cercetătorii descriu cum, în teste, bateriile și-au menținut 87,5%, respectiv 115,9% din capacitatea energetică la –40 Celsius (–104 Fahrenheit), respectiv 50 Celsius (122 Fahrenheit).

De asemenea, au avut o eficiență Coulombică ridicată de 98,2%, respectiv 98,7%, ceea ce înseamnă că bateriile pot trece prin mai multe cicluri de încărcare înainte de a se opri din funcționare.

Acest lucru se datorează unui electrolit format din sare de litiu și dibutil eter, un lichid incolor utilizat în unele industrii, cum ar fi cele farmaceutice și ale pesticidelor.

Dibutil eterul ajută deoarece moleculele sale nu interacționează ușor cu ionii de litiu pe măsură ce bateria funcționează și îi îmbunătățește performanța la temperaturi sub zero grade.

În plus, eterul dibutilic poate rezista cu ușurință la căldură la punctul său de fierbere de 141 de grade Celsius (285,8 grade Fahrenheit), ceea ce înseamnă că rămâne lichid la temperaturi ridicate.

Ceea ce face ca acest electrolit să fie atât de special este faptul că poate fi utilizat cu o baterie litiu-sulfur, care este reîncărcabilă și are un anod din litiu și un catod din sulf.

Anozii și catozii sunt părțile bateriei prin care trece curentul electric.

Bateriile litiu-sulfur reprezintă un pas important în ceea ce privește bateriile pentru vehicule electrice, deoarece pot stoca de până la două ori mai multă energie pe kilogram decât bateriile litiu-ion actuale.

Acest lucru ar putea dubla autonomia vehiculelor electrice fără a crește greutatea acestora.baterieîmpachetează menținând costurile reduse.

Sulful este, de asemenea, mai abundent și provoacă mai puține suferințe asupra mediului și oamenilor decât cobaltul, care este utilizat în catozii tradiționali ai bateriilor litiu-ion.

De obicei, există o problemă cu bateriile litiu-sulfur - catozii de sulf sunt atât de reactivi încât se dizolvă atunci când bateria funcționează, iar acest lucru se agravează la temperaturi mai ridicate.

Și anozii metalici de litiu pot forma structuri asemănătoare acelor numite dendrite, care pot perfora părți ale bateriei, deoarece aceasta poate scurtcircuita.

Prin urmare, aceste baterii durează doar până la zeci de cicluri.

Electrolitul dibutil eter dezvoltat de echipa UC-San Diego rezolvă aceste probleme, chiar și la temperaturi extreme.

Bateriile testate au avut o durată de viață mult mai lungă decât o baterie tipică litiu-sulfur.

„Dacă vrei o baterie cu densitate energetică mare, de obicei trebuie să folosești o chimie foarte dură și complicată”, a spus Chen.

„Energia ridicată înseamnă că au loc mai multe reacții, ceea ce înseamnă o stabilitate mai mică și o degradare mai mare.”

„Fabricarea unei baterii cu consum ridicat de energie și stabilă este în sine o sarcină dificilă – încercarea de a face acest lucru într-un interval larg de temperatură este și mai dificilă.”

„Electrolitul nostru ajută la îmbunătățirea atât a catodului, cât și a anodului, oferind în același timp o conductivitate ridicată și o stabilitate interfacială.”

Echipa a proiectat, de asemenea, catodul de sulf pentru a fi mai stabil prin grefarea lui pe un polimer. Acest lucru previne dizolvarea unei cantități mai mari de sulf în electrolit.

Următorii pași includ creșterea compoziției chimice a bateriei, astfel încât aceasta să funcționeze la temperaturi și mai ridicate și să prelungească și mai mult durata de viață a ciclului de viață.