Nový typbaterie pro elektromobilypodle nedávné studie mohou přežít déle v extrémně horkých i chladných teplotách.

Vědci tvrdí, že baterie by elektromobilům umožnily ujet na jedno nabití delší vzdálenost v nízkých teplotách – a v horkém podnebí by byly méně náchylné k přehřívání.

To by vedlo k méně častému nabíjení řidičů elektromobilů a také by to dalobateriedelší život.

Americký výzkumný tým vytvořil novou látku, která je chemicky odolnější vůči extrémním teplotám a která se přidává do vysokoenergetických lithiových baterií.

„V oblastech, kde okolní teplota může dosáhnout trojciferných hodnot a silnice se ještě více oteplují, je potřeba provoz při vysokých teplotách,“ řekl hlavní autor studie profesor Zheng Chen z Kalifornské univerzity v San Diegu.

„V elektromobilech jsou baterie obvykle pod podlahou, blízko těchto horkých silnic. Baterie se navíc zahřívají jen kvůli průtoku proudu během provozu.“

„Pokud baterie nesnesou toto zahřátí při vysoké teplotě, jejich výkon se rychle zhorší.“

V článku publikovaném v pondělí v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences vědci popisují, jak si baterie v testech udržely 87,5 procenta a 115,9 procenta své energetické kapacity při teplotě –40 stupňů Celsia (–104 stupňů Fahrenheita), respektive 50 stupňů Celsia (122 stupňů Fahrenheita).

Měly také vysokou Coulombovu účinnost 98,2 procenta, respektive 98,7 procenta, což znamená, že baterie mohou projít více nabíjecími cykly, než přestanou fungovat.

Je to způsobeno elektrolytem, ​​který je vyroben z lithné soli a dibutyletheru, bezbarvé kapaliny používané v některých výrobách, jako jsou léčiva a pesticidy.

Dibutyléter pomáhá, protože jeho molekuly si během provozu baterie snadno nehrají s lithiovými ionty a zlepšuje její výkon při teplotách pod bodem mrazu.

Dibutylether navíc snadno snáší teplotu varu 141 stupňů Celsia (285,8 stupňů Fahrenheita), což znamená, že zůstává kapalný i při vysokých teplotách.

Výjimečností tohoto elektrolytu je jeho použití s ​​lithium-sírovou baterií, která je dobíjecí a má anodu z lithia a katodu ze síry.

Anody a katody jsou části baterie, kterými prochází elektrický proud.

Lithium-sirné baterie jsou významným dalším krokem v oblasti baterií pro elektromobily, protože dokáží uložit až dvakrát více energie na kilogram než současné lithium-iontové baterie.

To by mohlo zdvojnásobit dojezd elektromobilů, aniž by se zvýšila jejich hmotnost.bateriebalení a zároveň udržení nízkých nákladů.

Síra je také hojnější a způsobuje menší utrpení životního prostředí a lidí než kobalt, který se používá v tradičních katodách lithium-iontových baterií.

U lithium-sírových baterií je typický problém – sírové katody jsou tak reaktivní, že se při provozu baterie rozpouštějí, což se zhoršuje při vyšších teplotách.

A lithiové kovové anody mohou tvořit jehličkovité struktury zvané dendrity, které mohou propíchnout části baterie, protože by mohly způsobit zkrat.

V důsledku toho tyto baterie vydrží jen desítky cyklů.

Dibutyletherový elektrolyt vyvinutý týmem UC-San Diego řeší tyto problémy, a to i při extrémních teplotách.

Testované baterie měly mnohem delší cyklickou životnost než typická lithium-sírová baterie.

„Pokud chcete baterii s vysokou hustotou energie, obvykle musíte použít velmi agresivní a složité chemické postupy,“ řekl Chen.

„Vysoká energie znamená, že probíhá více reakcí, což znamená menší stabilitu a větší degradaci.“

„Výroba vysokoenergetické a stabilní baterie je sama o sobě obtížný úkol – pokusit se o to v širokém teplotním rozsahu je ještě náročnější.“

„Náš elektrolyt pomáhá zlepšit jak katodovou, tak anodovou stranu a zároveň zajišťuje vysokou vodivost a mezifázovou stabilitu.“

Tým také navrhl sírovou katodu tak, aby byla stabilnější, a to jejím naroubováním na polymer. To zabraňuje rozpouštění dalšího množství síry v elektrolytu.

Další kroky zahrnují zvýšení chemického složení baterie tak, aby fungovala při ještě vyšších teplotách a dále prodloužila životnost cyklu.