Новий типакумулятор для електромобілівможуть довше виживати за екстремально високих та низьких температур, згідно з нещодавнім дослідженням.

Вчені кажуть, що акумулятори дозволять електромобілям проїжджати далі на одному заряді за низьких температур, а також вони будуть менш схильні до перегріву в спекотному кліматі.

Це призведе до менш частої зарядки для водіїв електромобілів, а також дастьбатареїдовше життя.

Американська дослідницька група створила нову речовину, хімічно стійкішу до екстремальних температур, яку додають до високоенергетичних літієвих акумуляторів.

«Вам потрібна робота за високих температур у районах, де температура навколишнього середовища може досягати тризначних значень, а дороги стають ще гарячішими», — сказав старший автор дослідження, професор Чжен Чен з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.

«В електромобілях акумуляторні блоки зазвичай розташовані під підлогою, поруч із цими гарячими дорогами. Крім того, акумулятори нагріваються просто через протікання струму під час роботи».

«Якщо акумулятори не витримують такого нагрівання за високої температури, їхня продуктивність швидко погіршиться».

У статті, опублікованій у понеділок у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, дослідники описують, як під час випробувань акумулятори зберігали 87,5% та 115,9% своєї енергетичної ємності при температурі –40°C (–104°F) та 50°C (122°F) відповідно.

Вони також мали високий кулонівський ККД 98,2% та 98,7% відповідно, що означає, що акумулятори можуть пройти більше циклів зарядки, перш ніж перестануть працювати.

Це пов'язано з електролітом, який виготовлений з літієвої солі та дибутилового ефіру, безбарвної рідини, що використовується в деяких галузях виробництва, таких як фармацевтична продукція та пестициди.

Дибутиловий ефір допомагає, оскільки його молекули не так легко взаємодіють з іонами літію під час роботи акумулятора та покращують його продуктивність за мінусових температур.

Крім того, дибутиловий ефір легко витримує температуру кипіння 141 градус Цельсія (285,8 градус Фаренгейта), що означає, що він залишається рідким за високих температур.

Особливістю цього електроліту є те, що його можна використовувати з літій-сірчаним акумулятором, який є перезаряджуваним та має анод з літію та катод з сірки.

Аноди та катоди – це частини акумулятора, через які проходить електричний струм.

Літій-сірчані акумулятори є важливим наступним кроком у розвитку акумуляторів для електромобілів, оскільки вони можуть зберігати до двох разів більше енергії на кілограм, ніж сучасні літій-іонні акумулятори.

Це може подвоїти запас ходу електромобілів без збільшення вагибатареяупаковка, одночасно знижуючи витрати.

Сірка також поширеніша та завдає менше екологічних та людських страждань, ніж кобальт, який використовується в традиційних катодах літій-іонних акумуляторів.

Зазвичай, з літій-сірчаними акумуляторами виникає проблема – сірчані катоди настільки реактивні, що розчиняються під час роботи акумулятора, і це погіршується за вищих температур.

А літієві металеві аноди можуть утворювати голкоподібні структури, які називаються дендритами, що можуть пробивати частини акумулятора через його коротке замикання.

В результаті, ці батареї вистачає лише на десятки циклів розрядки/зарядки.

Дибутиловий ефірний електроліт, розроблений командою Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, вирішує ці проблеми навіть за екстремальних температур.

Тестовані ними акумулятори мали набагато довший циклічний термін служби, ніж типовий літій-сірчаний акумулятор.

«Якщо вам потрібен акумулятор з високою щільністю енергії, вам зазвичай потрібно використовувати дуже агресивну, складну хімію», – сказав Чень.

«Висока енергія означає, що відбувається більше реакцій, а це означає меншу стабільність, більше деградації».

«Створення високоенергетичного та стабільного акумулятора саме по собі є складним завданням, а спроба зробити це в широкому діапазоні температур ще складніша».

«Наш електроліт допомагає покращити як катодну, так і анодну сторони, забезпечуючи при цьому високу провідність та міжфазну стабільність».

Команда також спроектувала сірчаний катод, щоб зробити його стабільнішим, прищепивши його до полімеру. Це запобігає розчиненню більшої кількості сірки в електроліті.

Наступні кроки включають збільшення хімічного складу акумулятора, щоб він працював за ще вищих температур і ще більше продовжив термін служби.