Naukowcy opracowali nowe akumulatory litowo-jonowe, które sprawdzają się zarówno w mrozie, jak i w upalnie, a jednocześnie pakują dużo energii. Akumulatory opisane w czasopiśmie PNAS mogą pozwolić pojazdom elektrycznym w zimnym klimacie podróżować dalej na jednym ładowaniu.
Mogą również zmniejszyć zapotrzebowanie na systemy chłodzenia, aby chronić zestawy akumulatorów pojazdów przed przegrzaniem w gorącym klimacie.
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego (UC) w San Diego w USA opracowali elektrolit, który jest nie tylko wszechstronny i wytrzymały w szerokim zakresie temperatur, ale także kompatybilny z anodą i katodą o wysokiej energii.
Anoda to elektroda, do której przepływa prąd. Katoda jest elektrodą, z której wypływa prąd.
„Potrzebujesz pracy w wysokich temperaturach w miejscach, w których temperatura otoczenia może osiągnąć trzycyfrowe wartości, a drogi stają się jeszcze gorętsze. W pojazdach elektrycznych akumulatory zwykle znajdują się pod podłogą, w pobliżu tych gorących dróg,-powiedział Zheng Chen, profesor na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i starszy autor badania.
„Ponadto akumulatory nagrzewają się, gdy przepływa przez nie prąd podczas pracy. Jeśli akumulatory nie tolerują tego nagrzewania w wysokiej temperaturze, ich wydajność szybko się pogorszy” – powiedział Chen.
W testach akumulatory zachowały 87,5% i 115,9% swojej pojemności energetycznej odpowiednio przy minus 40 i 50 stopniach Celsjusza.
Miały również wysoką sprawność kulombowska, wynoszącą odpowiednio 98,2% i 98,7% w tych temperaturach, co oznacza, że akumulatory mogą przejść więcej cykli ładowania i rozładowania, zanim przestaną działać.
Akumulatory są odporne zarówno na zimno, jak i ciepło dzięki ich elektrolitowi, który składa się z płynnego roztworu eteru dibutylowego zmieszanego z solą litu.
Szczególną cechą eteru dibutylowego jest to, że jego cząsteczki słabo wiążą się z jonami litu. Innymi słowy, cząsteczki elektrolitu mogą łatwo uwolnić jony litu podczas pracy baterii.
Naukowcy odkryli, że ta słaba interakcja molekularna, którą odkryli w poprzednim badaniu, poprawia wydajność baterii w temperaturach poniżej zera.
Naukowcy stwierdzili, że eter dibutylowy z łatwością przyjmuje ciepło, ponieważ pozostaje płynny w wysokich temperaturach.
Szczególną cechą tego elektrolitu jest to, że jest on kompatybilny z baterią litowo-siarkową, która jest rodzajem baterii wielokrotnego ładowania, która ma anodę wykonaną z litu metalicznego i katodę wykonaną z siarki.
Według naukowców baterie litowo-siarkowe są istotną częścią technologii akumulatorów nowej generacji, ponieważ obiecują wyższą gęstość energii i niższe koszty.
Mogą przechowywać do dwóch razy więcej energii na kilogram niż dzisiejsze akumulatory litowo-jonowe, co może podwoić zasięg pojazdów elektrycznych bez zwiększania masy zestawu akumulatorów.
Naukowcy dodali, że siarka jest również bardziej obfita i mniej problematyczna w jej pozyskiwaniu niż kobalt stosowany w tradycyjnych katodach akumulatorów litowo-jonowych.
FacebookTwitterLinkedin