Новый типаккумулятор для электромобилейСогласно недавнему исследованию, они могут выжить дольше при экстремально высоких и низких температурах.

Ученые говорят, что батареи позволят электромобилям путешествовать дальше на одном заряде при низких температурах, и они будут менее склонны к перегреву в жарком климате.

Это приведет к тому, что водители электромобилей будут реже взимать плату, а такжебатарейкиболее долгая жизнь.

Американская исследовательская группа создала новое вещество, которое химически более устойчиво к экстремальным температурам и добавляется в высокоэнергетические литиевые батареи.

«Вам необходима работа при высоких температурах в районах, где температура окружающей среды может достигать трехзначных цифр, а дороги становятся еще жарче», — сказал старший автор, профессор Чжэн Чен из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

«В электромобилях аккумуляторные блоки обычно располагаются под полом, рядом с горячими дорогами.Также аккумуляторы греются просто от пропадания тока во время работы.

«Если батареи не смогут выдержать такой разогрев при высокой температуре, их производительность быстро ухудшится».

В статье, опубликованной в понедельник в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи описывают, как в ходе испытаний батареи сохраняли 87,5 процентов и 115,9 процентов своей энергетической емкости при температуре –40 по Цельсию (-104 по Фаренгейту) и 50 по Цельсию (122 по Фаренгейту). ) соответственно.

Они также имели высокий кулоновский КПД — 98,2 процента и 98,7 процента соответственно, что означает, что батареи могут пройти больше циклов зарядки, прежде чем перестанут работать.

Это связано с электролитом, который состоит из соли лития и дибутилового эфира, бесцветной жидкости, используемой в некоторых производствах, таких как фармацевтические препараты и пестициды.

Дибутиловый эфир помогает, потому что его молекулы не могут легко играть с ионами лития во время работы аккумулятора и улучшают его характеристики при минусовых температурах.

Кроме того, дибутиловый эфир легко выдерживает температуру кипения 141 градус по Цельсию (285,8 по Фаренгейту), что означает, что он остается жидким при высоких температурах.

Что делает этот электролит таким особенным, так это то, что его можно использовать с литий-серной батареей, которая является перезаряжаемой и имеет анод из лития и катод из серы.

Аноды и катоды — это части батареи, через которые проходит электрический ток.

Литий-серные батареи являются важным следующим шагом в развитии аккумуляторов для электромобилей, поскольку они могут хранить в два раза больше энергии на килограмм, чем нынешние литий-ионные батареи.

Это может удвоить запас хода электромобилей без увеличения веса.батареяупакуйте, сохраняя при этом затраты на низком уровне.

Сера также более распространена и причиняет меньше вреда окружающей среде и людям, чем кобальт, который используется в катодах традиционных литий-ионных аккумуляторов.

Обычно с литий-серными батареями возникает проблема: серные катоды настолько реактивны, что растворяются при работе батареи, и ситуация ухудшается при более высоких температурах.

Аноды из металлического лития могут образовывать игольчатые структуры, называемые дендритами, которые могут пробивать части батареи из-за короткого замыкания.

В результате эти батареи работают только до десятков циклов.

Электролит на основе дибутилового эфира, разработанный командой Калифорнийского университета в Сан-Диего, решает эти проблемы даже при экстремальных температурах.

Батареи, которые они тестировали, имели гораздо более длительный срок службы, чем типичная литий-серная батарея.

«Если вам нужна батарея с высокой плотностью энергии, вам, как правило, придется использовать очень жесткую и сложную химию», — сказал Чен.

«Высокая энергия означает, что происходит больше реакций, а это означает меньшую стабильность и большую деградацию.

«Создание стабильной высокоэнергетической батареи само по себе является сложной задачей, а попытаться сделать это в широком диапазоне температур еще сложнее.

«Наш электролит помогает улучшить как катодную, так и анодную сторону, обеспечивая при этом высокую проводимость и межфазную стабильность».

Команда также разработала серный катод, сделав его более стабильным, привив его к полимеру.Это предотвращает растворение большего количества серы в электролите.

Следующие шаги включают в себя увеличение химического состава батареи, чтобы она работала при еще более высоких температурах и еще больше продлила срок службы батареи.