Чудесное изобретение: как инженеры из США разработали аккумулятор, нормально работающий и в жару, и на морозе
Разрядка на морозе — один из самых главных недостатков литий-ионных аккумуляторов. Эту проблему удалось решить
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали литий-ионные аккумуляторы, которые хорошо работают на морозе и при палящем зное, сохраняя при этом нормальный запас энергии. Исследователи разработали электролит, который универсален и надежен в широком диапазоне температур.
Такие батареи позволят электромобилям в холодном климате дольше ехать без подзарядки; они уменьшат потребность в системах охлаждения, чтобы аккумуляторы транспортных средств не перегревались в жарком климате.
Авторы исследования пишут: «Аккумуляторы должны работать в районах, где температура окружающей среды может быть очень высокой, и дорожное полотно сильно разогревается. В электромобилях аккумуляторные блоки обычно находятся под полом, недалеко от этих горячих дорог. Кроме того, аккумуляторы нагреваются просто из-за того, что во время работы проходит ток. Если аккумуляторы не могут выдержать такой прогрев при высокой температуре, их производительность быстро ухудшается».
В ходе испытаний экспериментальные батареи сохранили нормальную энергоемкость в диапазоне от -40°C до +50°C. У них сохранялся высокий кулоновский КПД, то есть батареи даже при экстремальных температурах сохранили большое число циклов перезарядки.
Чудо-электролит
Батареи, разработанные инженерами из университета Сан-Диего, устойчивы как к холоду, так и к жаре благодаря своему электролиту. Он состоит из жидкого раствора дибутилового эфира, смешанного с солью лития. Особенностью дибутилового эфира является то, что его молекулы слабо связываются с ионами лития. Другими словами, молекулы электролита могут легко отдавать ионы лития во время работы батареи. Это слабое молекулярное взаимодействие, как обнаружили исследователи повышает производительность батареи при отрицательных температурах. У электролита при отрицательных температурах очень малая вязкость, и при снижении температуры она почти не растет. Кроме того, дибутиловый эфир легко выдерживает тепло, потому что далек от точки кипения и при высоких температурах (его температура кипения составляет 141°C).