Nova tipo debaterio por elektraj veturilojpovas pluvivi pli longe en ekstremaj varmaj kaj malvarmaj temperaturoj, laŭ freŝdata studo.

Sciencistoj diras, ke la baterioj permesus al elektraj veturiloj veturi pli malproksimen per ununura ŝargo en malvarmaj temperaturoj - kaj ili estus malpli emaj al trovarmiĝo en varmaj klimatoj.

Tio rezultigus malpli oftan ŝargadon por ŝoforoj de elektraj veturiloj kaj ankaŭ donus labateriojpli longan vivon.

La usona esplorteamo kreis novan substancon, kiu estas kemie pli rezistema al ekstremaj temperaturoj kaj estas aldonita al alt-energiaj litiaj baterioj.

“Vi bezonas alt-temperaturan funkciadon en regionoj kie la ĉirkaŭa temperaturo povas atingi triciferojn kaj la vojoj fariĝas eĉ pli varmaj,” diris ĉefa aŭtoro Profesoro Zheng Chen de la Universitato de Kalifornio-San-Diego.

“En elektraj veturiloj, la baterioj estas tipe sub la planko, proksime al tiuj varmegaj vojoj. Ankaŭ, baterioj varmiĝas nur pro kurento dum funkciado.”

"Se la baterioj ne povas toleri ĉi tiun varmiĝon je alta temperaturo, ilia funkciado rapide malboniĝos."

En artikolo publikigita lunde en la revuo Proceedings of the National Academy of Sciences, la esploristoj priskribas kiel en testoj, la baterioj konservis 87,5 procentojn kaj 115,9 procentojn de sia energia kapacito je –40 Celsius (–104 Fahrenheit) kaj 50 Celsius (122 Fahrenheit) respektive.

Ili ankaŭ havis altan kulomban efikecon de 98,2 procentoj kaj 98,7 procentoj respektive, kio signifas, ke la baterioj povas trairi pli da ŝargaj cikloj antaŭ ol ili ĉesas funkcii.

Ĉi tio ŝuldiĝas al elektrolito farita el litia salo kaj dibutila etero, senkolora likvaĵo uzata en iuj fabrikadoj kiel farmaciaj kaj pesticidoj.

Dibutila etero helpas ĉar ĝiaj molekuloj ne facile interagas kun litiaj jonoj dum la baterio funkcias kaj plibonigas ĝian rendimenton en subnulaj temperaturoj.

Plie, dibutila etero povas facile elteni la varmon je sia bolpunkto de 141 Celsius (285.8 Fahrenheit), kio signifas, ke ĝi restas likva je altaj temperaturoj.

Kio faras ĉi tiun elektroliton tiel speciala estas, ke ĝi povas esti utiligata kun litio-sulfura baterio, kiu estas reŝargebla kaj havas anodon faritan el litio kaj katodon faritan el sulfuro.

Anodoj kaj katodoj estas la partoj de la baterio, tra kiuj pasas la elektra kurento.

Litio-sulfuraj baterioj estas grava sekva paŝo en elektraj aŭtomobilaj baterioj, ĉar ili povas stoki ĝis duoble pli da energio po kilogramo ol nunaj litio-jonaj baterioj.

Tio povus duobligi la atingon de elektraj veturiloj sen pliigi la pezon de labateriopaki samtempe konservante kostojn malaltajn.

Sulfuro estas ankaŭ pli abunda kaj kaŭzas malpli da media kaj homa sufero al la fonto ol kobalto, kiu estas uzata en tradiciaj litio-jonaj bateriokatodoj.

Tipe, ekzistas problemo kun litiaj-sulfuraj baterioj - sulfuraj katodoj estas tiel reaktivaj, ke ili dissolviĝas kiam la baterio funkcias kaj tio plimalboniĝas ĉe pli altaj temperaturoj.

Kaj litiaj metalaj anodoj povas formi pinglosimilajn strukturojn nomitajn dendritoj, kiuj povas trapiki partojn de la baterio, kiuj povas kurtcirkviti.

Rezulte, ĉi tiuj baterioj daŭras nur ĝis dekoj da cikloj.

La dibutila etera elektrolito evoluigita de la teamo de UC-San Diego solvas ĉi tiujn problemojn, eĉ je ekstremaj temperaturoj.

La baterioj, kiujn ili testis, havis multe pli longan ciklan vivdaŭron ol tipa litio-sulfura baterio.

“Se vi volas baterion kun alta energidenseco, vi tipe bezonas uzi tre severan, komplikan kemion,” diris Chen.

"Alta energio signifas, ke pli da reakcioj okazas, kio signifas malpli da stabileco, pli da degenero."

“Fari alt-energian baterion, kiu estas stabila, estas jam malfacila tasko – provi fari tion tra larĝa temperaturintervalo estas eĉ pli defie.”

"Nia elektrolito helpas plibonigi kaj la katodan flankon kaj la anodan flankon, samtempe provizante altan konduktivecon kaj interfacan stabilecon."

La teamo ankaŭ realigis la sulfuran katodon por esti pli stabila per greftado de ĝi al polimero. Tio malhelpas pli da sulfuro dissolviĝi en la elektroliton.

La sekvaj paŝoj inkluzivas pligrandigi la baterian kemion por ke ĝi funkciu je eĉ pli altaj temperaturoj kaj plue plilongigu la ciklovivon.