Uuden tyyppinenakku sähköajoneuvoihinvoi selviytyä pidempään äärimmäisen kuumissa ja kylmissä lämpötiloissa tuoreen tutkimuksen mukaan.

Tutkijoiden mukaan akkujen ansiosta sähköautot voisivat matkustaa kauemmaksi yhdellä latauksella kylmissä lämpötiloissa – ja ne olisivat vähemmän alttiita ylikuumenemiselle kuumassa ilmastossa.

Tämä johtaisi sähköajoneuvojen kuljettajien harvempaan lataukseen ja antaisiparistotpidemmän elämän.

Amerikkalainen tutkimusryhmä loi uuden aineen, joka kestää kemiallisesti paremmin äärimmäisiä lämpötiloja ja jota lisätään korkean energian litiumakkuihin.

"Tarvitset korkean lämpötilan käyttöä alueilla, joilla ympäristön lämpötila voi nousta kolminumeroisiin ja tiet kuumenevat entisestään", sanoi vanhempi kirjailija professori Zheng Chen Kalifornian yliopistosta San Diegosta.

”Sähköajoneuvoissa akut ovat tyypillisesti lattian alla, lähellä näitä kuumia teitä.Myös akut lämpenevät vain virran läpikulusta käytön aikana.

"Jos akut eivät kestä tätä lämpenemistä korkeassa lämpötilassa, niiden suorituskyky heikkenee nopeasti."

Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä maanantaina julkaistussa artikkelissa tutkijat kuvaavat, kuinka testeissä akut pitivät 87,5 prosenttia ja 115,9 prosenttia energiakapasiteetistaan ​​-40 celsiusasteessa (-104 Fahrenheit) ja 50 celsiusasteessa (122 Fahrenheit). ) vastaavasti.

Niiden kulloinen hyötysuhde oli myös korkea, 98,2 prosenttia ja 98,7 prosenttia, mikä tarkoittaa, että akut voivat käydä läpi enemmän latausjaksoja ennen kuin ne lakkaavat toimimasta.

Tämä johtuu elektrolyytistä, joka on valmistettu litiumsuolasta ja dibutyylieetteristä, värittömästä nesteestä, jota käytetään joissakin valmistuksessa, kuten lääkkeissä ja torjunta-aineissa.

Dibutyylieetteri auttaa, koska sen molekyylit eivät pelaa palloa litiumionien kanssa helposti akun käydessä ja parantaa sen suorituskykyä pakkasessa.

Lisäksi dibutyylieetteri kestää helposti lämpöä sen kiehumispisteessä 141 celsiusasteessa (285,8 Fahrenheit), mikä tarkoittaa, että se pysyy nesteenä korkeissa lämpötiloissa.

Erikoisen tästä elektrolyytistä tekee se, että sitä voidaan hyödyntää litium-rikkiakun kanssa, joka on ladattava ja jossa on litiumin anodi ja rikistä valmistettu katodi.

Anodit ja katodit ovat akun osia, joiden läpi sähkövirta kulkee.

Litium-rikkiakut ovat merkittävä seuraava askel sähköautojen akuissa, koska ne voivat varastoida jopa kaksi kertaa enemmän energiaa kiloa kohden kuin nykyiset litiumioniakut.

Tämä voisi kaksinkertaistaa sähköautojen valikoiman lisäämättä niiden painoaakkupakkaa samalla kustannukset alhaisina.

Rikkiä on myös runsaampi ja se aiheuttaa vähemmän ympäristö- ja inhimillistä kärsimystä lähteelle kuin koboltti, jota käytetään perinteisissä litiumioniakkukatodeissa.

Litium-rikkiakuissa on tyypillisesti ongelma – rikkikatodit ovat niin reaktiivisia, että ne liukenevat akun ollessa käynnissä ja tämä pahenee korkeammissa lämpötiloissa.

Ja litiummetallianodit voivat muodostaa neulamaisia ​​rakenteita, joita kutsutaan dendriiteiksi, jotka voivat lävistää akun osia, koska se oikosulkee.

Tämän seurauksena nämä akut kestävät vain kymmeniä jaksoja.

UC-San Diegon tiimin kehittämä dibutyylieetterielektrolyytti korjaa nämä ongelmat jopa äärimmäisissä lämpötiloissa.

Testattujen akkujen käyttöikä oli paljon pidempi kuin tyypillisellä litium-rikkiakulla.

"Jos haluat akun, jolla on korkea energiatiheys, sinun on yleensä käytettävä erittäin ankaraa, monimutkaista kemiaa", Chen sanoi.

"Suuri energia tarkoittaa enemmän reaktioita, mikä tarkoittaa vähemmän vakautta, enemmän hajoamista.

”Korkean energian kestävän akun valmistaminen on sinänsä vaikea tehtävä – sen yrittäminen laajalla lämpötila-alueella on vielä haastavampaa.

"Elektrolyyttimme auttaa parantamaan sekä katodi- että anodipuolta samalla kun ne tarjoavat korkean johtavuuden ja rajapinnan vakauden."

Tiimi myös suunnitteli rikkikatodin vakaammaksi oksastamalla se polymeeriin.Tämä estää enemmän rikkiä liukenemasta elektrolyyttiin.

Seuraaviin vaiheisiin kuuluu akun kemian skaalaaminen, jotta se toimii vielä korkeammissa lämpötiloissa ja pidentää syklin käyttöikää entisestään.