Новы тыпакумулятар для электрамабіляўмогуць даўжэй выжываць пры экстрэмальна высокіх і нізкіх тэмпературах, паводле нядаўняга даследавання.

Навукоўцы сцвярджаюць, што батарэі дазволяць электрамабілям праязджаць далей на адным зарадзе пры нізкіх тэмпературах, а таксама яны будуць менш схільныя да перагрэву ў гарачым клімаце.

Гэта прывядзе да радзейшай зарадкі кіроўцаў электрамабіляў, а таксама дасцьбатарэібольш доўгае жыццё.

Амерыканская даследчая група стварыла новае рэчыва, якое хімічна больш устойлівае да экстрэмальных тэмператур і дадаецца ў высокаэнергетычныя літыевыя батарэі.

«У раёнах, дзе тэмпература навакольнага асяроддзя можа дасягаць трохзначных лічбаў, а дарогі яшчэ больш награваюцца, неабходна працаваць пры высокіх тэмпературах», — сказаў старэйшы аўтар даследавання, прафесар Чжэн Чэнь з Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Сан-Дыега.

«У электрамабілях акумулятарныя блокі звычайна знаходзяцца пад падлогай, недалёка ад гэтых гарачых дарог. Акрамя таго, акумулятары награваюцца проста з-за праходжання току падчас працы».

«Калі акумулятары не вытрымліваюць такога нагрэву пры высокай тэмпературы, іх прадукцыйнасць хутка пагоршыцца».

У артыкуле, апублікаваным у панядзелак у часопісе Proceedings of the National Academy of Sciences, даследчыкі апісваюць, як падчас выпрабаванняў батарэі захоўвалі 87,5 працэнта і 115,9 працэнта сваёй энергетычнай ёмістасці пры тэмпературы -40 Цэльсія (-104 Фарэнгейта) і 50 Цэльсія (122 Фарэнгейта) адпаведна.

Яны таксама мелі высокі кулонаўскі каэфіцыент эфектыўнасці — 98,2% і 98,7% адпаведна, што азначае, што акумулятары могуць прайсці больш цыклаў зарадкі, перш чым перастануць працаваць.

Гэта звязана з электралітам, які складаецца з солі літыя і дыбутылавага эфіру — бясколернай вадкасці, якая выкарыстоўваецца ў некаторых вытворчых галінах, такіх як фармацэўтычныя прэпараты і пестыцыды.

Дыбутылавы эфір дапамагае, таму што яго малекулы не ўзаемадзейнічаюць з іёнамі літыя падчас працы акумулятара і паляпшаюць яго прадукцыйнасць пры мінусовых тэмпературах.

Акрамя таго, дыбутылавы эфір лёгка вытрымлівае тэмпературу кіпення 141 градус Цэльсія (285,8 градусаў Фарэнгейта), што азначае, што ён застаецца вадкім пры высокіх тэмпературах.

Асаблівасцю гэтага электраліта з'яўляецца тое, што яго можна выкарыстоўваць з літый-сернай батарэяй, якая з'яўляецца акумулятарнай і мае анод з літыю, а катод з серы.

Аноды і катоды — гэта часткі акумулятара, праз якія праходзіць электрычны ток.

Літый-серныя акумулятары — гэта наступны важны крок у развіцці акумулятараў для электрамабіляў, бо яны могуць захоўваць да двух разоў больш энергіі на кілаграм, чым сучасныя літый-іённыя акумулятары.

Гэта можа падвоіць запас ходу электрамабіляў без павелічэння вагібатарэяупакаваць, зніжаючы выдаткі.

Сера таксама больш распаўсюджаная і прычыняе менш пакут навакольнаму асяроддзю і людзям, чым кобальт, які выкарыстоўваецца ў традыцыйных катодах літый-іённых акумулятараў.

Звычайна з літый-сернымі акумулятарамі ўзнікае праблема — серныя катоды настолькі рэактыўныя, што раствараюцца падчас працы акумулятара, і гэта пагаршаецца пры больш высокіх тэмпературах.

А літыевыя металічныя аноды могуць утвараць ігольчастыя структуры, якія называюцца дендрытамі, і якія могуць пранізваць часткі батарэі з-за кароткага замыкання.

У выніку, гэтыя батарэі працуюць толькі да дзясяткаў цыклаў.

Электраліт дыбутылавага эфіру, распрацаваны камандай UC-San Diego, вырашае гэтыя праблемы нават пры экстрэмальных тэмпературах.

Правераныя імі акумулятары мелі значна большы цыклічны тэрмін службы, чым тыповыя літый-серныя акумулятары.

«Калі вам патрэбна батарэя з высокай шчыльнасцю энергіі, звычайна трэба выкарыстоўваць вельмі агрэсіўную і складаную хімію», — сказаў Чэнь.

«Высокая энергія азначае больш рэакцый, што азначае меншую стабільнасць і большую дэградацыю».

«Стварэнне высокаэнергетычнай і стабільнай батарэі само па сабе з'яўляецца складанай задачай, а спроба зрабіць гэта ў шырокім дыяпазоне тэмператур яшчэ больш складаная».

«Наш электраліт дапамагае палепшыць як катодны, так і анодны бок, забяспечваючы пры гэтым высокую праводнасць і міжфазную стабільнасць».

Каманда таксама распрацавала серанны катод, каб зрабіць яго больш стабільным, прышчэпіўшы яго да палімера. Гэта прадухіляе растварэнне большай колькасці серы ў электраліце.

Наступныя крокі ўключаюць павелічэнне хімічнага складу акумулятара, каб ён працаваў пры яшчэ больш высокіх тэмпературах і яшчэ больш падоўжыў тэрмін службы.