Een nieuw soortbatterij voor elektrische voertuigenVolgens een recente studie kunnen ze langer overleven bij extreem warme en koude temperaturen.

Wetenschappers zeggen dat de batterijen ervoor zorgen dat EV's bij lage temperaturen verder kunnen reizen op één lading – en dat ze in warme klimaten minder vatbaar zijn voor oververhitting.

Dit zou ertoe leiden dat EV-bestuurders minder vaak moeten opladen en dat de laadtijden lager zullen zijnbatterijeneen langer leven.

Het Amerikaanse onderzoeksteam creëerde een nieuwe stof die chemisch beter bestand is tegen extreme temperaturen en wordt toegevoegd aan hoogenergetische lithiumbatterijen.

“Je hebt werking bij hoge temperaturen nodig in gebieden waar de omgevingstemperatuur de drievoudige cijfers kan bereiken en de wegen nog heter worden”, zegt senior auteur professor Zheng Chen van de Universiteit van Californië-San Diego.

“In elektrische voertuigen bevinden de accupakketten zich doorgaans onder de vloer, dichtbij deze warme wegen.Bovendien worden batterijen alleen al warm als er tijdens het gebruik stroom doorloopt.

“Als de batterijen deze opwarming bij hoge temperaturen niet kunnen verdragen, zullen hun prestaties snel afnemen.”

In een artikel dat maandag in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences is gepubliceerd, beschrijven de onderzoekers hoe de batterijen tijdens tests 87,5 procent en 115,9 procent van hun energiecapaciteit bij –40 graden Celsius (–104 Fahrenheit) en 50 graden Celsius (122 Fahrenheit) hielden. ) respectievelijk.

Ze hadden ook een hoge Coulombische efficiëntie van respectievelijk 98,2 procent en 98,7 procent, wat betekent dat de batterijen meer oplaadcycli kunnen doorlopen voordat ze niet meer werken.

Dit komt door een elektrolyt dat is gemaakt van lithiumzout en dibutylether, een kleurloze vloeistof die wordt gebruikt bij bepaalde productiemiddelen, zoals farmaceutische producten en pesticiden.

Dibutylether helpt omdat de moleculen ervan niet gemakkelijk met lithiumionen kunnen spelen terwijl de batterij werkt, en verbetert de prestaties bij temperaturen onder het vriespunt.

Bovendien kan dibutylether gemakkelijk tegen de hitte; het kookpunt van 141 graden Celsius (285,8 Fahrenheit) betekent dat het bij hoge temperaturen vloeibaar blijft.

Wat deze elektrolyt zo bijzonder maakt, is dat hij kan worden gebruikt met een lithium-zwavelbatterij, die oplaadbaar is en een anode van lithium en een kathode van zwavel heeft.

Anodes en kathodes zijn de delen van de batterij waar de elektrische stroom doorheen gaat.

Lithium-zwavelbatterijen zijn een belangrijke volgende stap in EV-batterijen omdat ze tot twee keer meer energie per kilogram kunnen opslaan dan de huidige lithium-ionbatterijen.

Dit zou het bereik van elektrische voertuigen kunnen verdubbelen zonder dat het gewicht ervan toeneemtaccuinpakken en tegelijkertijd de kosten laag houden.

Zwavel is ook overvloediger aanwezig en veroorzaakt minder milieu- en menselijk lijden bij de bron dan kobalt, dat wordt gebruikt in traditionele lithium-ionbatterijkathodes.

Meestal is er een probleem met lithium-zwavelbatterijen: zwavelkathodes zijn zo reactief dat ze oplossen wanneer de batterij draait, en dit wordt erger bij hogere temperaturen.

En lithiummetaalanodes kunnen naaldachtige structuren vormen, dendrieten genaamd, die delen van de batterij kunnen doorboren omdat deze kortsluiting veroorzaken.

Hierdoor gaan deze batterijen slechts tientallen cycli mee.

De door het UC-San Diego-team ontwikkelde dibutylether-elektrolyt lost deze problemen op, zelfs bij extreme temperaturen.

De batterijen die ze testten hadden een veel langere levensduur dan een typische lithium-zwavelbatterij.

"Als je een batterij met een hoge energiedichtheid wilt, moet je doorgaans zeer agressieve, gecompliceerde chemie gebruiken", zei Chen.

“Hoge energie betekent dat er meer reacties plaatsvinden, wat minder stabiliteit en meer degradatie betekent.

“Het maken van een stabiele batterij met een hoog energieverbruik is op zichzelf al een moeilijke taak – dit proberen te doen over een breed temperatuurbereik is zelfs nog uitdagender.

“Onze elektrolyt helpt zowel de kathodezijde als de anodezijde te verbeteren en zorgt tegelijkertijd voor een hoge geleidbaarheid en grensvlakstabiliteit.”

Het team heeft ook de zwavelkathode zo ontworpen dat deze stabieler is door deze op een polymeer te enten.Dit voorkomt dat er meer zwavel in de elektrolyt oplost.

De volgende stappen omvatten het opschalen van de batterijchemie, zodat deze bij nog hogere temperaturen werkt en de levensduur van de batterij verder wordt verlengd.