Een nieuw typeaccu voor elektrische voertuigenVolgens een recente studie kunnen ze langer overleven bij extreme hitte en kou.

Wetenschappers zeggen dat de accu's ervoor zouden zorgen dat elektrische auto's verder kunnen rijden op één lading bij koude temperaturen, en dat ze minder snel oververhit raken in warme klimaten.

Dit zou resulteren in minder frequent opladen voor bestuurders van elektrische voertuigen en zou tevens de mogelijkheid bieden om...batterijeneen langer leven.

Het Amerikaanse onderzoeksteam heeft een nieuwe stof ontwikkeld die chemisch beter bestand is tegen extreme temperaturen en die geschikt is voor toevoeging aan lithiumbatterijen met een hoge energiedichtheid.

"Je hebt een hoge temperatuurbestendigheid nodig in gebieden waar de omgevingstemperatuur de 38 graden Celsius kan overstijgen en de wegen nog heter worden", aldus hoofdauteur professor Zheng Chen van de Universiteit van Californië-San Diego.

“Bij elektrische voertuigen bevinden de accupakketten zich doorgaans onder de vloer, dicht bij hete wegen. Bovendien warmen accu's op door de stroom die er tijdens het rijden doorheen loopt.”

"Als de batterijen deze opwarming bij hoge temperaturen niet kunnen verdragen, zal hun prestatie snel achteruitgaan."

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

Ze hadden bovendien een hoge Coulombische efficiëntie van respectievelijk 98,2 procent en 98,7 procent, wat betekent dat de batterijen meer laadcycli aankunnen voordat ze defect raken.

Dit komt door een elektrolyt dat bestaat uit lithiumzout en dibutylether, een kleurloze vloeistof die in sommige productieprocessen wordt gebruikt, zoals bij farmaceutische producten en pesticiden.

Dibutylether is nuttig omdat de moleculen ervan niet gemakkelijk reageren met lithiumionen tijdens het gebruik van de batterij, waardoor de prestaties bij temperaturen onder nul verbeteren.

Bovendien kan dibutylether de hitte van zijn kookpunt van 141 graden Celsius (285,8 graden Fahrenheit) goed verdragen, wat betekent dat het bij hoge temperaturen vloeibaar blijft.

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

Anodes en kathodes zijn de onderdelen van de batterij waar de elektrische stroom doorheen loopt.

Lithium-zwavelbatterijen vormen een belangrijke volgende stap in de ontwikkeling van batterijen voor elektrische voertuigen, omdat ze tot twee keer zoveel energie per kilogram kunnen opslaan als de huidige lithium-ionbatterijen.

Dit zou de actieradius van elektrische voertuigen kunnen verdubbelen zonder het gewicht te verhogen.batterijInpakken en tegelijkertijd de kosten laag houden.

Zwavel is bovendien overvloediger aanwezig en veroorzaakt minder milieu- en menselijk leed bij de winning dan kobalt, dat wordt gebruikt in traditionele kathodes van lithium-ionbatterijen.

Lithium-zwavelbatterijen hebben doorgaans een probleem: de zwavelkathodes zijn zo reactief dat ze oplossen wanneer de batterij in werking is, en dit probleem verergert bij hogere temperaturen.

Lithiummetaalanodes kunnen naaldvormige structuren vormen, dendrieten genaamd, die delen van de batterij kunnen doorboren en zo kortsluiting kunnen veroorzaken.

Daardoor gaan deze batterijen slechts tientallen laadcycli mee.

De door het team van UC-San Diego 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 gebruikmaken van zeer agressieve en complexe chemische processen," aldus Chen.

"Een hoge energie betekent dat er meer reacties plaatsvinden, wat leidt tot minder stabiliteit en meer degradatie."

"Het maken van een stabiele, energiezuinige batterij is op zich al een lastige opgave – proberen dit te bereiken over een breed temperatuurbereik is nog veel uitdagender."

"Onze elektrolyt draagt ​​bij aan de verbetering van zowel de kathode- als de anodezijde en zorgt tegelijkertijd voor een hoge geleidbaarheid en grensvlakstabiliteit."

Het team heeft de zwavelkathode ook stabieler gemaakt door deze aan een polymeer te koppelen. 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 kan functioneren en de levensduur verder wordt verlengd.