نوع جدیدی ازباتری برای وسایل نقلیه الکتریکیطبق یک مطالعه اخیر، می‌تواند در دماهای بسیار گرم و بسیار سرد، مدت بیشتری زنده بماند.

دانشمندان می‌گویند این باتری‌ها به خودروهای برقی اجازه می‌دهند با یک بار شارژ در دماهای پایین مسافت بیشتری را طی کنند - و در آب و هوای گرم کمتر مستعد گرم شدن بیش از حد خواهند بود.

این امر منجر به شارژ کمتر برای رانندگان خودروهای برقی و همچنین ... می‌شود.باتری‌هایک زندگی طولانی‌تر.

تیم تحقیقاتی آمریکایی ماده جدیدی را ایجاد کرده‌اند که از نظر شیمیایی در برابر دماهای شدید مقاوم‌تر است و می‌توان آن را به باتری‌های لیتیومی پرانرژی اضافه کرد.

پروفسور ژنگ چن، نویسنده ارشد این مقاله از دانشگاه کالیفرنیا-سن دیگو، گفت: «در مناطقی که دمای محیط می‌تواند به سه رقم برسد و جاده‌ها حتی داغ‌تر می‌شوند، به عملکرد در دمای بالا نیاز دارید.»

«در خودروهای الکتریکی، باتری‌ها معمولاً زیر کف خودرو و نزدیک به این جاده‌های داغ قرار دارند. همچنین، باتری‌ها در حین کار، تنها با عبور جریان الکتریکی گرم می‌شوند.»

اگر باتری‌ها نتوانند این گرم شدن در دمای بالا را تحمل کنند، عملکرد آنها به سرعت کاهش می‌یابد.

در مقاله‌ای که روز دوشنبه در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد، محققان توضیح می‌دهند که چگونه در آزمایش‌ها، باتری‌ها به ترتیب ۸۷.۵ درصد و ۱۱۵.۹ درصد از ظرفیت انرژی خود را در دمای ۴۰- درجه سانتیگراد (۱۰۴- درجه فارنهایت) و ۵۰ درجه سانتیگراد (۱۲۲ درجه فارنهایت) حفظ کردند.

آنها همچنین راندمان کولنی بالایی به ترتیب ۹۸.۲ درصد و ۹۸.۷ درصد داشتند، به این معنی که باتری‌ها می‌توانند چرخه‌های شارژ بیشتری را قبل از از کار افتادن طی کنند.

این به دلیل الکترولیتی است که از نمک لیتیوم و دی بوتیل اتر، مایعی بی‌رنگ که در برخی از صنایع مانند داروسازی و آفت‌کش‌ها استفاده می‌شود، ساخته شده است.

دی‌بوتیل اتر به این دلیل مفید است که مولکول‌های آن هنگام کار باتری به راحتی با یون‌های لیتیوم بازی نمی‌کنند و عملکرد آن را در دماهای زیر صفر بهبود می‌بخشند.

بعلاوه، دی بوتیل اتر به راحتی می‌تواند گرما را در نقطه جوش ۱۴۱ درجه سانتیگراد (۲۸۵.۸ درجه فارنهایت) تحمل کند، به این معنی که در دماهای بالا مایع باقی می‌ماند.

چیزی که این الکترولیت را بسیار خاص می‌کند این است که می‌توان آن را با باتری لیتیوم-گوگرد استفاده کرد، که قابل شارژ است و آند آن از لیتیوم و کاتد آن از گوگرد ساخته شده است.

آندها و کاتدها بخش‌هایی از باتری هستند که جریان الکتریکی از آنها عبور می‌کند.

باتری‌های لیتیوم-گوگرد گام بعدی مهمی در باتری‌های خودروهای برقی هستند زیرا می‌توانند تا دو برابر انرژی بیشتری در هر کیلوگرم نسبت به باتری‌های لیتیوم-یونی فعلی ذخیره کنند.

این می‌تواند برد خودروهای برقی را بدون افزایش وزن دو برابر کند.باتریبسته‌بندی کنید و در عین حال هزینه‌ها را پایین نگه دارید.

گوگرد همچنین فراوان‌تر است و در مقایسه با کبالت که در کاتدهای باتری‌های لیتیوم-یونی سنتی استفاده می‌شود، آسیب‌های زیست‌محیطی و انسانی کمتری به منبع آن وارد می‌کند.

معمولاً مشکلی که در باتری‌های لیتیوم-گوگرد وجود دارد این است که کاتدهای گوگرد آنقدر واکنش‌پذیر هستند که هنگام کار باتری حل می‌شوند و این مشکل در دماهای بالاتر بدتر می‌شود.

و آندهای فلزی لیتیوم می‌توانند ساختارهای سوزنی‌شکلی به نام دندریت تشکیل دهند که می‌توانند به دلیل اتصال کوتاه، بخش‌هایی از باتری را سوراخ کنند.

در نتیجه، این باتری‌ها تنها تا ده‌ها سیکل دوام می‌آورند.

الکترولیت دی‌بوتیل اتر که توسط تیم UC-San Diego توسعه داده شده است، این مشکلات را حتی در دماهای بسیار بالا نیز برطرف می‌کند.

باتری‌هایی که آنها آزمایش کردند، نسبت به یک باتری لیتیوم-سولفور معمولی، عمر چرخه‌ای بسیار طولانی‌تری داشتند.

چن گفت: «اگر باتری با چگالی انرژی بالا می‌خواهید، معمولاً باید از شیمی بسیار سخت و پیچیده‌ای استفاده کنید.»

«انرژی بالا به معنای واکنش‌های بیشتر است که به معنای پایداری کمتر و تخریب بیشتر است.»

«ساخت یک باتری پرانرژی که پایدار باشد، خود کار دشواری است - تلاش برای انجام این کار در طیف وسیعی از دما حتی چالش برانگیزتر است.»

الکترولیت ما به بهبود عملکرد هر دو سمت کاتد و آند کمک می‌کند و در عین حال رسانایی بالا و پایداری بین سطحی را فراهم می‌کند.

این تیم همچنین کاتد گوگرد را با پیوند زدن به یک پلیمر، به گونه‌ای مهندسی کردند که پایدارتر باشد. این کار از حل شدن بیشتر گوگرد در الکترولیت جلوگیری می‌کند.

مراحل بعدی شامل افزایش مقیاس شیمیایی باتری است تا بتواند در دماهای بالاتر نیز کار کند و عمر چرخه را بیشتر افزایش دهد.