Uuden tyyppinensähköajoneuvojen akkuvoi selvitä pidempään äärimmäisissä kuumissa ja kylmissä lämpötiloissa, tuoreen tutkimuksen mukaan.

Tutkijoiden mukaan akut antaisivat sähköautoille mahdollisuuden kulkea pidempiä matkoja yhdellä latauksella kylmissä lämpötiloissa – ja ne olisivat vähemmän alttiita ylikuumenemiselle kuumissa ilmastoissa.

Tämä johtaisi harvempaan latausväliin sähköautoilijoille ja antaisiparistotpidempi elämä.

Amerikkalainen tutkimusryhmä loi uuden aineen, joka kestää kemiallisesti paremmin äärimmäisiä lämpötiloja ja jota lisätään korkeaenergisiin litium-akkuihin.

”Korkean lämpötilan toimintaa tarvitaan alueilla, joilla ympäristön lämpötila voi nousta kolminumeroisiin lukemiin ja tiet kuumenevat entisestään”, sanoo Kalifornian yliopiston San Diegon yliopistosta vastaava vanhempi kirjoittaja, professori Zheng Chen.

”Sähköajoneuvoissa akut ovat tyypillisesti lattian alla, lähellä näitä kuumia teitä. Lisäksi akut lämpenevät pelkästään virran läpivirtauksesta käytön aikana.”

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

Maanantaina Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä julkaistussa artikkelissa tutkijat kuvaavat, kuinka testeissä akut pitivät 87,5 prosenttia ja 115,9 prosenttia energiakapasiteetistaan ​​–40 celsiusasteessa ja 50 celsiusasteessa.

Niillä oli myös korkea Coulombin hyötysuhde, 98,2 prosenttia ja 98,7 prosenttia, mikä tarkoittaa, että akut voivat käydä läpi useampia lataussyklejä ennen kuin ne lakkaavat toimimasta.

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

Dibutyylieetteri auttaa, koska sen molekyylit eivät reagoi helposti litiumionien kanssa akun käydessä ja parantavat sen suorituskykyä pakkaslämpötiloissa.

Lisäksi dibutyylieetteri kestää helposti lämpöä kiehumispisteessään 141 celsiusastetta (285,8 fahrenheittia), mikä tarkoittaa, että se pysyy nestemäisenä korkeissa lämpötiloissa.

Tämän elektrolyytin erityispiirre on se, että sitä voidaan käyttää litium-rikki-akussa, joka on ladattava ja jossa on litiumista valmistettu anodi ja rikistä valmistettu katodi.

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

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

Tämä voisi kaksinkertaistaa sähköautojen toimintasäteen lisäämättä auton painoa.akkupakkaa samalla pitäen kustannukset kurissa.

Rikkiä on myös runsaammin ja se aiheuttaa vähemmän ympäristölle ja ihmisille kärsimystä lähteelle kuin koboltti, jota käytetään perinteisissä litiumioniakkujen katodeissa.

Litium-rikki-akuissa on tyypillisesti ongelma – rikkikatodit ovat niin reaktiivisia, että ne liukenevat akun käydessä, ja tämä pahenee korkeammissa lämpötiloissa.

Ja litiummetallianodit voivat muodostaa neulan kaltaisia ​​rakenteita, joita kutsutaan dendriiteiksi ja jotka voivat lävistää akun osia, koska ne voivat oikosulkea sen.

Tämän seurauksena nämä akut kestävät vain kymmeniä lataussyklejä.

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

Testattujen akkujen syklinen käyttöikä oli paljon pidempi kuin tyypillisen litiumrikki-akun.

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

"Korkea energia tarkoittaa, että reaktioita tapahtuu enemmän, mikä tarkoittaa vähemmän vakautta ja enemmän hajoamista."

"Vakaan ja tehokkaan akun valmistaminen on itsessään vaikea tehtävä – sen tekeminen laajalla lämpötila-alueella on vielä haastavampaa."

”Elektrolyyttimme auttaa parantamaan sekä katodi- että anodipuolta samalla, kun se tarjoaa korkean johtavuuden ja rajapinnan vakauden.”

Tiimi kehitti myös rikkikatodin vakaammaksi liittämällä sen polymeeriin. Tämä estää enemmän rikkiä liukenemasta elektrolyyttiin.

Seuraaviin vaiheisiin kuuluu akun kemian skaalaaminen niin, että se toimii entistä korkeammissa lämpötiloissa ja pidentää entisestään syklin käyttöikää.