Ένας νέος τύποςμπαταρία για ηλεκτρικά οχήματαμπορεί να επιβιώσει περισσότερο σε ακραίες ζεστές και χαμηλές θερμοκρασίες, σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη.

Οι επιστήμονες λένε ότι οι μπαταρίες θα επέτρεπαν στα EV να ταξιδεύουν μακρύτερα με μία μόνο φόρτιση σε χαμηλές θερμοκρασίες – και θα ήταν λιγότερο επιρρεπείς σε υπερθέρμανση σε ζεστά κλίματα.

Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα λιγότερο συχνή φόρτιση για τους οδηγούς EV καθώς καιμπαταρίεςμεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Η αμερικανική ερευνητική ομάδα δημιούργησε μια νέα ουσία που είναι χημικά πιο ανθεκτική στις ακραίες θερμοκρασίες και προστίθεται σε μπαταρίες λιθίου υψηλής ενέργειας.

«Χρειάζεστε λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες σε περιοχές όπου η θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί να φτάσει τα τριψήφια ψηφία και οι δρόμοι γίνονται ακόμα πιο ζεστοί», δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας καθηγητής Zheng Chen του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Σαν Ντιέγκο.

«Στα ηλεκτρικά οχήματα, οι μπαταρίες είναι συνήθως κάτω από το πάτωμα, κοντά σε αυτούς τους ζεστούς δρόμους.Επίσης, οι μπαταρίες ζεσταίνονται μόνο και μόνο από τη διαρροή ρεύματος κατά τη λειτουργία.

«Εάν οι μπαταρίες δεν μπορούν να ανεχθούν αυτήν την προθέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία, η απόδοσή τους θα υποβαθμιστεί γρήγορα».

Σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, οι ερευνητές περιγράφουν πώς σε δοκιμές, οι μπαταρίες διατήρησαν το 87,5 τοις εκατό και το 115,9 τοις εκατό της ενεργειακής τους χωρητικότητας στους -40 Κελσίου (-104 Φαρενάιτ) και 50 Κελσίου (122 Φαρενάιτ). ) αντίστοιχα.

Είχαν επίσης υψηλή απόδοση Coulombic 98,2 τοις εκατό και 98,7 τοις εκατό αντίστοιχα, που σημαίνει ότι οι μπαταρίες μπορούν να περάσουν από περισσότερους κύκλους φόρτισης προτού σταματήσουν να λειτουργούν.

Αυτό οφείλεται σε έναν ηλεκτρολύτη που είναι κατασκευασμένος από άλας λιθίου και διβουτυλαιθέρα, ένα άχρωμο υγρό που χρησιμοποιείται σε ορισμένες βιομηχανίες όπως τα φαρμακευτικά προϊόντα και τα φυτοφάρμακα.

Ο διβουτυλαιθέρας βοηθάει επειδή τα μόριά του δεν παίζουν εύκολα μπάλα με ιόντα λιθίου καθώς λειτουργεί η μπαταρία και βελτιώνει την απόδοσή της σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν.

Επιπλέον, ο διβουτυλαιθέρας μπορεί εύκολα να αντέξει τη θερμότητα στο σημείο βρασμού των 141 Κελσίου (285,8 Φαρενάιτ) που σημαίνει ότι παραμένει υγρός σε υψηλές θερμοκρασίες.

Αυτό που κάνει αυτόν τον ηλεκτρολύτη τόσο ιδιαίτερο είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μια μπαταρία λιθίου-θείου, η οποία είναι επαναφορτιζόμενη και έχει μια άνοδο από λίθιο και μια κάθοδο από θείο.

Οι άνοδοι και οι κάθοδοι είναι τα μέρη της μπαταρίας από τα οποία διέρχεται το ηλεκτρικό ρεύμα.

Οι μπαταρίες λιθίου-θείου είναι ένα σημαντικό επόμενο βήμα στις μπαταρίες EV, επειδή μπορούν να αποθηκεύσουν έως και δύο φορές περισσότερη ενέργεια ανά κιλό από τις τρέχουσες μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Αυτό θα μπορούσε να διπλασιάσει την εμβέλεια των EV χωρίς να αυξήσει το βάρος τουμπαταρίαπακετάρετε διατηρώντας το κόστος χαμηλό.

Το θείο είναι επίσης πιο άφθονο και προκαλεί λιγότερο περιβαλλοντικό και ανθρώπινο πόνο στην πηγή από το κοβάλτιο, το οποίο χρησιμοποιείται στις παραδοσιακές καθόδους μπαταριών ιόντων λιθίου.

Συνήθως, υπάρχει πρόβλημα με τις μπαταρίες λιθίου-θείου – οι κάθοδοι θείου είναι τόσο αντιδραστικές που διαλύονται όταν η μπαταρία λειτουργεί και αυτό επιδεινώνεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Και οι άνοδοι μετάλλων λιθίου μπορούν να σχηματίσουν βελονοειδείς δομές που ονομάζονται δενδρίτες που μπορούν να τρυπήσουν μέρη της μπαταρίας επειδή βραχυκυκλώνεται.

Ως αποτέλεσμα, αυτές οι μπαταρίες διαρκούν μόνο έως και δεκάδες κύκλους.

Ο ηλεκτρολύτης διβουτυλαιθέρα που αναπτύχθηκε από την ομάδα του UC-San Diego διορθώνει αυτά τα προβλήματα, ακόμη και σε ακραίες θερμοκρασίες.

Οι μπαταρίες που δοκίμασαν είχαν πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε σχέση με μια τυπική μπαταρία λιθίου-θείου.

"Αν θέλετε μια μπαταρία με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, συνήθως πρέπει να χρησιμοποιήσετε πολύ σκληρή, περίπλοκη χημεία", είπε ο Chen.

«Υψηλή ενέργεια σημαίνει ότι συμβαίνουν περισσότερες αντιδράσεις, που σημαίνει λιγότερη σταθερότητα, περισσότερη υποβάθμιση.

«Η κατασκευή μιας μπαταρίας υψηλής ενέργειας που να είναι σταθερή είναι από μόνη της μια δύσκολη εργασία – η προσπάθεια να γίνει αυτό μέσω ενός μεγάλου εύρους θερμοκρασιών είναι ακόμα πιο δύσκολη.

«Ο ηλεκτρολύτης μας βοηθά στη βελτίωση τόσο της πλευράς της καθόδου όσο και της πλευράς της ανόδου, ενώ παρέχει υψηλή αγωγιμότητα και σταθερότητα στη διεπιφάνεια».

Η ομάδα κατασκεύασε επίσης την κάθοδο θείου ώστε να είναι πιο σταθερή εμβολιάζοντάς την σε ένα πολυμερές.Αυτό εμποδίζει περισσότερο θείο να διαλυθεί στον ηλεκτρολύτη.

Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν την κλιμάκωση της χημείας της μπαταρίας έτσι ώστε να λειτουργεί σε ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες και να παρατείνει περαιτέρω τη διάρκεια ζωής του κύκλου.