Naujo tipoakumuliatorius elektrinėms transporto priemonėmsgali ilgiau išgyventi esant itin karštai ir šaltai temperatūrai, rodo naujausi tyrimai.

Mokslininkai teigia, kad baterijos leistų elektromobiliams nuvažiuoti didesnį atstumą vienu įkrovimu esant šaltam orui, o karštame klimate jie būtų mažiau linkę perkaisti.

Dėl to elektromobilių vairuotojai turėtų būti įkraunami rečiau, taip patbaterijosilgesnis gyvenimas.

Amerikiečių tyrėjų komanda sukūrė naują medžiagą, kuri yra chemiškai atsparesnė ekstremalioms temperatūroms ir dedama į didelės energijos ličio baterijas.

„Aukštos temperatūros veikimas reikalingas tose vietose, kur aplinkos temperatūra gali pasiekti triženklį skaičių, o keliai dar labiau įkaista“, – teigė vyresnysis autorius, profesorius Zheng Chen iš Kalifornijos universiteto San Diege.

„Elektrinėse transporto priemonėse akumuliatorių blokai paprastai yra po grindimis, netoli šių karštų kelių. Be to, akumuliatoriai įkaista vien dėl to, kad eksploatacijos metu jiems teka srovė.“

„Jei baterijos negali atlaikyti šio įkaitimo aukštoje temperatūroje, jų veikimas greitai pablogės.“

Pirmadienį žurnale „Proceedings of the National Academy of Sciences“ paskelbtame straipsnyje tyrėjai aprašo, kaip bandymų metu baterijos išlaikė 87,5 proc. ir 115,9 proc. savo energijos talpos atitinkamai esant –40 Celsijaus (–104 Farenheito) ir 50 Celsijaus (122 Farenheito) temperatūroms.

Jie taip pat pasižymėjo dideliu Kulonbiniu našumu – atitinkamai 98,2 ir 98,7 proc., o tai reiškia, kad baterijos gali atlikti daugiau įkrovimo ciklų, kol nustoja veikti.

Taip yra dėl elektrolito, pagaminto iš ličio druskos ir dibutilo eterio – bespalvio skysčio, naudojamo kai kuriose gamybos srityse, pavyzdžiui, vaistų ir pesticidų gamyboje.

Dibutilo eteris padeda, nes jo molekulės lengvai nereaguoja su ličio jonais, kai baterija veikia, ir pagerina jos veikimą esant minusinei temperatūrai.

Be to, dibutilo eteris gali lengvai atlaikyti karštį, kai jo virimo temperatūra yra 141 Celsijaus (285,8 Farenheito), o tai reiškia, kad aukštoje temperatūroje jis išlieka skystas.

Šis elektrolitas yra toks ypatingas tuo, kad jį galima naudoti su ličio-sieros akumuliatoriumi, kuris yra įkraunamas ir turi ličio anodą ir sieros katodą.

Anodai ir katodai yra akumuliatoriaus dalys, per kurias praeina elektros srovė.

Ličio-sieros akumuliatoriai yra svarbus kitas žingsnis elektromobilių akumuliatorių srityje, nes jie gali sukaupti iki dviejų kartų daugiau energijos kilograme nei dabartinės ličio jonų baterijos.

Tai galėtų padvigubinti elektromobilių nuvažiuojamą atstumą nepadidinant jų svorio.baterijapakuoti, tuo pačiu sumažinant išlaidas.

Sieros taip pat yra daugiau ir ji sukelia mažiau aplinkos ir žmonių kančių nei kobaltas, naudojamas tradiciniuose ličio jonų akumuliatorių katoduose.

Paprastai su ličio ir sieros baterijomis kyla problemų – sieros katodai yra tokie reaktyvūs, kad ištirpsta, kai baterija veikia, o esant aukštesnei temperatūrai, padėtis pablogėja.

Ličio metalo anodai gali sudaryti adatos formos struktūras, vadinamas dendritais, kurios gali pradurti akumuliatoriaus dalis dėl trumpojo jungimo.

Dėl to šios baterijos veikia tik iki dešimčių ciklų.

UC-San Diego komandos sukurtas dibutilo eterio elektrolitas išsprendžia šias problemas net ir esant ekstremalioms temperatūroms.

Jų išbandytos baterijos turėjo daug ilgesnį ciklų skaičių nei įprastos ličio-sieros baterijos.

„Jei norite didelės energijos talpos baterijos, paprastai reikia naudoti labai griežtą, sudėtingą cheminę reakciją“, – sakė Chenas.

„Didelė energija reiškia, kad vyksta daugiau reakcijų, o tai reiškia mažesnį stabilumą, daugiau degradacijos.“

„Pagaminti stabilią didelės energijos bateriją yra pati savaime sudėtinga užduotis – dar sunkiau tai padaryti plačiame temperatūrų diapazone.“

„Mūsų elektrolitas padeda pagerinti tiek katodo, tiek anodo savybes, tuo pačiu užtikrinant didelį laidumą ir tarpfazinį stabilumą.“

Komanda taip pat sukūrė sieros katodą, kad jis būtų stabilesnis, prijungdama jį prie polimero. Tai neleidžia didesniam sieros kiekiui ištirpti elektrolite.

Kiti žingsniai apima akumuliatoriaus cheminės sudėties didinimą, kad jis veiktų dar aukštesnėje temperatūroje ir dar labiau pailgintų ciklo trukmę.