סוג חדש שלסוללה לרכבים חשמלייםיכולים לשרוד זמן רב יותר בטמפרטורות חמות וקרות קיצוניות, על פי מחקר שנערך לאחרונה.

מדענים אומרים שהסוללות יאפשרו לרכבים חשמליים לנסוע רחוק יותר בטעינה אחת בטמפרטורות קרות - והן יהיו פחות נוטות להתחממות יתר באקלים חם.

זה יביא לטעינה פחות תכופה עבור נהגי רכבים חשמליים וגם ייתן אתסוללותחיים ארוכים יותר.

צוות המחקר האמריקאי יצר חומר חדש עמיד יותר מבחינה כימית לטמפרטורות קיצוניות ולהוספה לסוללות ליתיום בעלות אנרגיה גבוהה.

"יש צורך בפעולה בטמפרטורה גבוהה באזורים שבהם טמפרטורת הסביבה יכולה להגיע לשלוש ספרות והכבישים מתחממים עוד יותר", אמר המחבר הבכיר, פרופסור ג'נג צ'ן מאוניברסיטת קליפורניה-סן דייגו.

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

"אם הסוללות לא יכולות לסבול את החימום הזה בטמפרטורה גבוהה, הביצועים שלהן יירדו 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 מקיבולת האנרגיה שלהן ב-40- מעלות צלזיוס (104- מעלות פרנהייט) ו-50 מעלות צלזיוס (122 מעלות פרנהייט) בהתאמה.

הייתה להן גם יעילות קולומבית גבוהה של 98.2 אחוזים ו-98.7 אחוזים בהתאמה, כלומר הסוללות יכולות לעבור יותר מחזורי טעינה לפני שהן מפסיקות לעבוד.

זאת בשל אלקטרוליט העשוי ממלח ליתיום ודיבוטיל אתר, נוזל חסר צבע המשמש בייצור מסוים כמו תרופות וחומרי הדברה.

דיבוטיל אתר עוזר מכיוון שהמולקולות שלו לא משתלבות בקלות עם יוני ליתיום כשהסוללה פועלת ומשפרות את ביצועיה בטמפרטורות מתחת לאפס.

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

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

אנודות וקתודות הן החלקים בסוללה שדרכם עובר הזרם החשמלי.

סוללות ליתיום-גופרית הן צעד משמעותי הבא בסוללות רכב חשמלי מכיוון שהן יכולות לאגור עד פי שניים יותר אנרגיה לקילוגרם מסוללות ליתיום-יון קיימות.

זה יכול להכפיל את טווח הנסיעה של רכבים חשמליים מבלי להגדיל את המשקל שלהםסוֹלְלָהלארוז תוך שמירה על עלויות נמוכות.

גופרית נמצאת גם בשפע רב יותר וגורמת לפחות סבל סביבתי ואנושי למקור מאשר קובלט, המשמש בקתודות מסורתיות של סוללות ליתיום-יון.

בדרך כלל, יש בעיות עם סוללות ליתיום-גופרית - קתודות גופרית הן כה ריאקטיביות שהן מתמוססות כאשר הסוללה פועלת וזה מחמיר בטמפרטורות גבוהות יותר.

ואנודות ליתיום מתכת יכולות ליצור מבנים דמויי מחט הנקראים דנדריטים שיכולים לנקב חלקים מהסוללה ולגרום לקצר חשמלי.

כתוצאה מכך, סוללות אלו מחזיקות מעמד עד עשרות מחזורים בלבד.

אלקטרוליט הדיבוטיל אתר שפותח על ידי צוות אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו פותר בעיות אלו, אפילו בטמפרטורות קיצוניות.

לסוללות שבדקו הייתה אורך חיים ארוך בהרבה מסוללת ליתיום-גופרית טיפוסית.

"אם אתם רוצים סוללה עם צפיפות אנרגיה גבוהה, בדרך כלל אתם צריכים להשתמש בכימיה קשה ומסובכת מאוד", אמר צ'ן.

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

"ייצור סוללה בעלת אנרגיה גבוהה ויציבה היא משימה קשה כשלעצמה - ניסיון לעשות זאת בטווח טמפרטורות רחב הוא מאתגר אף יותר."

"האלקטרוליט שלנו מסייע בשיפור הן של צד הקתודה והן של צד האנודה, תוך מתן מוליכות גבוהה ויציבות ממשק."

הצוות גם תכנן את קתודת הגופרית כך שתהיה יציבה יותר על ידי הרכבתה לפולימר. זה מונע גופרית נוספת להתמוסס באלקטרוליט.

השלבים הבאים כוללים הגדלת המבנה הכימי של הסוללה כך שתפעל בטמפרטורות גבוהות עוד יותר ותאריך עוד יותר את חיי מחזור הפעולה.