Новый типаккумулятор для электромобилейСогласно недавнему исследованию, они могут дольше выживать в условиях экстремально высоких и низких температур.

Ученые утверждают, что такие батареи позволят электромобилям проезжать большее расстояние на одном заряде при низких температурах, а также будут менее подвержены перегреву в жарком климате.

Это приведет к менее частой зарядке электромобилей, а также предоставит...батарейкиболее долгая жизнь.

Американская исследовательская группа создала новое вещество, которое химически более устойчиво к экстремальным температурам и используется в высокоэнергетических литиевых батареях.

«В районах, где температура окружающей среды может достигать трехзначных значений, а дороги еще сильнее нагреваются, необходима работа при высоких температурах», — сказал ведущий автор исследования, профессор Чжэн Чен из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

«В электромобилях аккумуляторные батареи обычно располагаются под полом, рядом с такими раскалёнными дорогами. Кроме того, батареи нагреваются просто от протекания тока во время работы».

«Если батареи не выдержат такого нагрева при высокой температуре, их характеристики быстро ухудшатся».

В статье, опубликованной в понедельник в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи описывают, как в ходе испытаний батареи сохранили 87,5% и 115,9% своей энергетической емкости при температурах –40 градусов Цельсия (–104 градуса Фаренгейта) и 50 градусов Цельсия (122 градуса Фаренгейта) соответственно.

Они также обладали высокой кулоновской эффективностью — 98,2% и 98,7% соответственно, что означает, что батареи могут выдерживать больше циклов зарядки, прежде чем выйдут из строя.

Это происходит из-за электролита, состоящего из соли лития и дибутилового эфира — бесцветной жидкости, используемой в некоторых отраслях промышленности, например, в фармацевтике и производстве пестицидов.

Дибутиловый эфир полезен тем, что его молекулы не так легко взаимодействуют с ионами лития во время работы батареи и улучшают ее характеристики при отрицательных температурах.

Кроме того, дибутиловый эфир легко выдерживает высокую температуру: его температура кипения составляет 141 градус Цельсия (285,8 градусов Фаренгейта), что означает, что он остается жидким при высоких температурах.

Особенность этого электролита заключается в том, 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 представляют собой важный шаг вперед в развитии аккумуляторов для электромобилей, поскольку они способны накапливать в два раза больше энергии на килограмм, чем современные литий-ионные батареи.

Это может удвоить запас хода электромобилей без увеличения их веса.батареяупаковку, сохраняя при этом затраты.

Кроме того, сера более распространена и причиняет меньше вреда окружающей среде и здоровью человека, чем кобальт, используемый в традиционных катодах литий-ионных батарей.

Как правило, у литий-серных батарей есть проблема: серные катоды настолько реактивны, что растворяются во время работы батареи, и эта проблема усугубляется при высоких температурах.

Аноды из литиевого металла могут образовывать игольчатые структуры, называемые дендритами, которые могут прокалывать части батареи, вызывая короткое замыкание.

В результате эти батареи выдерживают всего несколько десятков циклов зарядки/разрядки.

Разработанный командой Калифорнийского университета в Сан-Диего электролит на основе дибутилового эфира решает эти проблемы даже при экстремальных температурах.

Испытанные ими батареи имели гораздо больший срок службы по сравнению с типичными литий-серными батареями.

«Если вам нужна батарея с высокой плотностью энергии, обычно приходится использовать очень агрессивные и сложные химические соединения», — сказал Чен.

«Высокая энергия означает большее количество реакций, а значит, меньшую стабильность и более интенсивную деградацию».

«Создание высокоэнергетической батареи, обладающей стабильной работой, само по себе является сложной задачей, а попытка сделать это в широком диапазоне температур — еще более сложной задачей».

«Наш электролит способствует улучшению характеристик как катодной, так и анодной стороны, обеспечивая при этом высокую проводимость и стабильность межфазной границы».

Команда также усовершенствовала структуру серного катода, сделав его более стабильным путем прививки к полимеру. Это предотвращает дальнейшее растворение серы в электролите.

Следующие шаги включают в себя масштабирование химического состава батареи, чтобы она могла работать при еще более высоких температурах и, следовательно, еще больше увеличить срок службы.