סוג חדש שלמצבר לרכב חשמלייכול לשרוד זמן רב יותר בטמפרטורות חמות וקרות קיצוניות, על פי מחקר שנערך לאחרונה.

מדענים אומרים שהסוללות יאפשרו לרכבי החשמל לנסוע רחוק יותר בטעינה בודדת בטמפרטורות קרות - והן יהיו פחות מועדות להתחממות יתר באקלים חם.

זה יביא לטעינה פחות תכופה עבור נהגי EV, כמו גם לתת אתסוללותחיים ארוכים יותר.

צוות המחקר האמריקאי יצר חומר חדש שעמיד יותר מבחינה כימית לטמפרטורות קיצוניות ומתווסף לסוללות ליתיום עתירות אנרגיה.

"אתה צריך פעולה בטמפרטורה גבוהה באזורים שבהם טמפרטורת הסביבה יכולה להגיע לשלוש ספרות והכבישים מתחממים עוד יותר", אמר הסופר הבכיר פרופסור ג'נג צ'ן מאוניברסיטת קליפורניה-סן דייגו.

"ברכבים חשמליים, חבילות הסוללות נמצאות בדרך כלל מתחת לרצפה, קרוב לכבישים החמים האלה.כמו כן, סוללות מתחממות רק בגלל זרימת זרם במהלך הפעולה.

"אם הסוללות אינן יכולות לסבול את החימום הזה בטמפרטורה גבוהה, הביצועים שלהן ידרדרו במהירות."

במאמר שפורסם ביום שני בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences, החוקרים מתארים כיצד בבדיקות, הסוללות שמרו על 87.5 אחוז ו-115.9 אחוז מיכולת האנרגיה שלהן ב-40 צלזיוס (-104 פרנהייט) ו-50 צלזיוס (122 פרנהייט). ) בהתאמה.

היו להם גם יעילות קולומבית גבוהה של 98.2 אחוזים ו-98.7 אחוזים בהתאמה, כלומר הסוללות יכולות לעבור מחזורי טעינה נוספים לפני שהן מפסיקות לעבוד.

הסיבה לכך היא אלקטרוליט שעשוי ממלח ליתיום ודיבוטיל אתר, נוזל חסר צבע המשמש בייצור מסוים כמו תרופות וחומרי הדברה.

אתר דיבוטיל עוזר מכיוון שהמולקולות שלו לא משחקות בכדור עם יוני ליתיום בקלות כשהסוללה פועלת ומשפרת את הביצועים שלה בטמפרטורות מתחת לאפס.

בנוסף, דיבוטיל אתר יכול בקלות לעמוד בחום בנקודת הרתיחה שלו של 141 צלזיוס (285.8 פרנהייט) כלומר הוא נשאר נוזלי בטמפרטורות גבוהות.

מה שמייחד את האלקטרוליט הזה הוא שניתן להשתמש בו עם סוללת ליתיום-גופרית, שהיא נטענת ובעלת אנודה עשויה ליתיום וקתודה עשויה גופרית.

אנודות וקתודות הם חלקי הסוללה שדרכם עובר הזרם החשמלי.

סוללות ליתיום-גופרית הן השלב הבא המשמעותי בסוללות EV מכיוון שהן יכולות לאגור עד פי שניים יותר אנרגיה לק"ג מאשר סוללות ליתיום-יון הנוכחיות.

זה יכול להכפיל את טווח ה-EV מבלי להגדיל את המשקל שלסוֹלְלָהלארוז תוך שמירת עלויות.

גם גופרית מצויה בשפע וגורמת פחות סבל סביבתי ואנושי למקור מאשר קובלט, המשמש בקתודות מסורתיות של סוללות ליתיום-יון.

בדרך כלל, יש בעיה עם סוללות ליתיום גופרית - קתודות גופרית כל כך תגובתיות שהן מתמוססות כשהסוללה פועלת וזה מחמיר בטמפרטורות גבוהות יותר.

ואנודות מתכת ליתיום יכולות ליצור מבנים דמויי מחט הנקראים דנדריטים שיכולים לנקב חלקים מהסוללה בגלל שהיא מקצרת.

כתוצאה מכך, סוללות אלו מחזיקות רק עד עשרות מחזורים.

האלקטרוליט דיבוטיל אתר שפותח על ידי צוות UC-San Diego פותר את הבעיות הללו, אפילו בטמפרטורות קיצוניות.

הסוללות שהם בדקו היו בעלי חיים ארוכים בהרבה מאשר סוללת ליתיום-גופרית טיפוסית.

"אם אתה רוצה סוללה עם צפיפות אנרגיה גבוהה, אתה בדרך כלל צריך להשתמש בכימיה מאוד קשה ומסובכת", אמר צ'ן.

"אנרגיה גבוהה פירושה שיותר תגובות מתרחשות, מה שאומר פחות יציבות, יותר השפלה.

"יצירת סוללה בעלת אנרגיה גבוהה ויציבה היא משימה קשה בפני עצמה - הניסיון לעשות זאת בטווח טמפרטורות רחב הוא אפילו יותר מאתגר.

"האלקטרוליט שלנו עוזר לשפר הן את צד הקתודה והן את צד האנודה תוך מתן מוליכות גבוהה ויציבות ממשק פנים."

הצוות גם הנדס את קתודה הגופרית להיות יציבה יותר על ידי השתלתה לפולימר.זה מונע יותר גופרית להתמוסס לתוך האלקטרוליט.

השלבים הבאים כוללים הגדלה של כימיה הסוללה כך שהיא תפעל בטמפרטורות גבוהות עוד יותר ותאריך עוד יותר את חיי המחזור.