Bateria care ar putea rezolva toate problemele mașinilor electrice: Cum funcționează

Bateria litiu-ion rezistentă la frig funcționează la minus 80 de grade. Dacă poate fi comercializată, înlătură încă un obstacol în calea electrizării majorității formelor de transport și ar avea beneficii și pentru unele stocări staționare de energie.

Bateria care ar rezolva multe probleme

S-a anunțat o soluție pentru cerințele aparent contradictorii pentru o baterie foarte densă de energie, care funcționează la temperaturi foarte scăzute. Lucrarea este încă departe de producția de masă, dar sugerează că un obstacol major în calea electrizării aviației nu este atât de de netrecut pe cât au crezut mulți, împreună cu o serie de alte aplicații potențiale, conform unui studiu.

Bateriile cu litiu-ion au cucerit cea mai mare parte a lumii, dar au probleme la poli. Pe măsură ce temperaturile scad, se încarcă mai lent și stochează mai puțină energie. Capacitatea lor redusă de stocare pe vreme rece este un motiv adesea declarat pentru ca oamenii să evite mașinile electrice, deși Norvegia rece pare netulburată.

Limitările de utilizare în timpul iernii în Antarctica nu reprezintă cu adevărat o problemă pentru tranziția energetică globală, dar altitudinile la care zboară avioanele cu reacție devin foarte reci. Pe lângă provocările de a face bateriile suficient de ușoare pentru avioanele de mari dimensiuni, nevoia de a le menține calde este o problemă cu care inginerii aerospațiali nu vor să aibă de-a face. Acum se pare că s-ar putea să nu fie nevoie.

Cum funcționează

Motivul pentru care bateriile cu litiu-ion sunt atât de necompatibile cu frigul este că s-a crezut că și mai multe caracteristici importante, cum ar fi densitatea mare de energie și capacitatea de încărcare rapidă, pot fi atinse doar într-un interval restrâns de temperatură de funcționare. Deoarece majoritatea bateriilor vor trebui, de asemenea, să funcționeze la genul de temperaturi la care trăiesc oamenii, asta înseamnă sacrificarea performanței atunci când temperaturile scad.

Problema constă în electroliții bateriilor, dar o echipă condusă de profesorul Xiulin Fan de la Universitatea Zhejiang susține că un electrolit realizat folosind „solvenți de dimensiuni mici cu energie de solvație scăzută” poate face totul.

Electroliții existenți sunt buni la conducerea ionilor de litiu și la interacțiunea cu anozii de grafit la temperaturi precum 25°C, dar se înrăutățesc în ambele situații pe măsură ce temperaturile scad. Electroliții cu concentrație mare și alte alternative evită înghețarea la interfața anodului, dar doar fiind mai vâscoși și, prin urmare, purtând mai puține sarcini, reducând performanța în condiții normale.

Echipa a explorat performanța unei game de solvenți și a descoperit că trei solvenți de dimensiuni mici pot forma canale de transport Li+ care facilitează mișcarea rapidă a ionilor. Două dintre acestea nu respectă alte cerințe de bază ale electroliților bateriei, dar fluoroacetonitrilul pare să îndeplinească toate criteriile necesare.

Bateriile cu electrolit FAN demonstrative prezintă o conductivitate ionică remarcabilă la temperatura camerei, susține echipa și, de asemenea, se încarcă și se descarcă bine de la -80°C la 60°C. La -70°C, performanța FAN a depășit unele alternative cu un factor de aproximativ 10.000 de ori.

Aceste baterii și-au menținut performanța peste 3.000 de cicluri la 6°C.