Новий типакумулятор для електромобілівЗгідно з нещодавнім дослідженням, можуть довше виживати при екстремально високих і низьких температурах.

Вчені кажуть, що батареї дозволять електромобілям подорожувати далі на одному заряді за низьких температур, і вони будуть менш схильні до перегріву в жаркому кліматі.

Це призведе до менш частого заряджання для водіїв електромобілів, а також дастьбатареїдовше життя.

Американська дослідницька група створила нову речовину, яка хімічно більш стійка до екстремальних температур і додається до високоенергетичних літієвих батарей.

«Вам потрібна робота при високій температурі в областях, де температура навколишнього середовища може досягати тризначної цифри, а дороги стають ще гарячішими», — сказав старший автор, професор Чжен Чен з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго.

«В електромобілях акумуляторні батареї зазвичай знаходяться під підлогою, поблизу цих гарячих доріг.Крім того, батареї нагріваються лише від протікання струму під час роботи.

«Якщо батареї не витримають такого розігріву при високій температурі, їх продуктивність швидко погіршиться».

У статті, опублікованій у понеділок у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, дослідники описують, як під час випробувань батареї зберігали 87,5% і 115,9% своєї енергетичної ємності при –40 за Цельсієм (–104 за Фаренгейтом) і 50 за Цельсієм (122 за Фаренгейтом). ) відповідно.

Вони також мали високу кулонівську ефективність 98,2% і 98,7% відповідно, що означає, що батареї можуть пройти через більше циклів заряджання, перш ніж вони перестануть працювати.

Це пов’язано з електролітом, який складається з солі літію та дибутилового ефіру, безбарвної рідини, яка використовується в деяких виробництвах, наприклад, у фармацевтиці та пестицидах.

Дибутиловий ефір допомагає, оскільки його молекули не легко грають з іонами літію під час роботи батареї та покращують її продуктивність за мінусових температур.

Крім того, дибутиловий ефір легко витримує нагрівання при температурі кипіння 141 за Цельсієм (285,8 за Фаренгейтом), що означає, що він залишається рідким за високих температур.

Що робить цей електроліт таким особливим, так це те, що його можна використовувати з літієво-сірчаною батареєю, яка перезаряджається і має анод із літію та катод із сірки.

Аноди та катоди - це частини батареї, через які проходить електричний струм.

Літій-сірчані батареї є важливим наступним кроком у батареях електромобілів, оскільки вони можуть накопичувати вдвічі більше енергії на кілограм, ніж поточні літій-іонні батареї.

Це може подвоїти запас ходу електромобілів без збільшення вагиакумуляторпакуйте, зберігаючи низькі витрати.

Сірка також є більш поширеною та завдає меншої шкоди навколишньому середовищу та людям, ніж кобальт, який використовується в традиційних катодах літій-іонних батарей.

Як правило, існує проблема з літієво-сірчаними батареями – сірчані катоди настільки реактивні, що розчиняються під час роботи батареї, і це погіршується при вищих температурах.

А металеві літієві аноди можуть утворювати голчасті структури, які називаються дендритами, які можуть пробивати частини батареї через коротке замикання.

У результаті ці батареї витримують лише десятки циклів.

Електроліт дибутилового ефіру, розроблений командою Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, усуває ці проблеми навіть за екстремальних температур.

Батареї, які вони тестували, мали набагато більший термін служби, ніж звичайна літієво-сірчана батарея.

«Якщо вам потрібна батарея з високою щільністю енергії, вам зазвичай потрібно використовувати дуже сувору, складну хімію», — сказав Чен.

«Висока енергія означає, що відбувається більше реакцій, що означає меншу стабільність і більшу деградацію.

«Створення високоенергетичної стабільної батареї є складним завданням — спроба зробити це в широкому діапазоні температур ще складніша.

«Наш електроліт допомагає покращити як катодну, так і анодну сторону, забезпечуючи при цьому високу провідність і стабільність поверхні».

Команда також розробила сірчаний катод, щоб він був більш стабільним, прищепивши його до полімеру.Це запобігає розчиненню більшої кількості сірки в електроліті.

Наступні кроки включають збільшення хімічного складу батареї, щоб вона працювала при ще вищих температурах і подовжила термін служби.