Uut tüüpielektriautode akuHiljutise uuringu kohaselt võivad nad kauem vastu pidada nii kuuma kui ka külma temperatuuri korral.

Teadlaste sõnul võimaldaksid akud elektriautodel külmas kliimas ühe laadimisega kaugemale sõita – ja need oleksid kuumas kliimas vähem altid ülekuumenemisele.

See tooks kaasa harvema laadimise elektriautojuhtidele ja annakspatareidpikem eluiga.

Ameerika uurimisrühm lõi uue aine, mis on keemiliselt vastupidavam äärmuslikele temperatuuridele ja mida lisatakse suure energiaga liitiumakudele.

„Kõrge temperatuuriga töötamist on vaja piirkondades, kus ümbritseva õhu temperatuur võib ulatuda kolmekohalise numbrini ja teed lähevad veelgi kuumemaks,“ ütles California Ülikooli San Diegos vanemautor professor Zheng Chen.

„Elektriautodes asuvad akud tavaliselt põranda all, nende kuumade teede lähedal. Samuti soojenevad akud töötamise ajal ainuüksi voolu läbijooksu tõttu.“

„Kui akud ei talu kõrgel temperatuuril soojenemist, halveneb nende jõudlus kiiresti.“

Esmaspäeval ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences avaldatud artiklis kirjeldavad teadlased, kuidas testides hoidsid akud oma energiamahtuvuses vastavalt –40 Celsiuse (–104 Fahrenheiti) ja 50 Celsiuse (122 Fahrenheiti) juures 87,5 protsenti ja 115,9 protsenti.

Neil oli ka kõrge Coulombiline efektiivsus, vastavalt 98,2% ja 98,7%, mis tähendab, et akud saavad enne töötamise lõpetamist läbida rohkem laadimistsükleid.

See on tingitud elektrolüüdist, mis on valmistatud liitiumsoolast ja dibutüüleetrist, värvitust vedelikust, mida kasutatakse mõnes tootmisvaldkonnas, näiteks ravimites ja pestitsiidides.

Dibutüüleeter on kasulik, kuna selle molekulid ei reageeri aku töötamise ajal liitiumioonidega kergesti ning parandavad selle jõudlust miinuskraadidel.

Lisaks talub dibutüüleeter oma keemistemperatuuril 141 Celsiuse kraadi (285,8 Fahrenheiti) kergesti kuumust, mis tähendab, et see püsib kõrgetel temperatuuridel vedel.

Selle elektrolüüdi eriliseks teeb see, et seda saab kasutada liitium-väävliakudega, mis on laetavad ning millel on liitiumist anood ja väävlist katood.

Anoodid ja katoodid on aku osad, mille kaudu elektrivool läbib.

Liitiumväävliakud on elektriautode akude oluline järgmine samm, kuna need suudavad kilogrammi kohta salvestada kuni kaks korda rohkem energiat kui praegused liitiumioonakud.

See võiks elektriautode sõiduulatust kahekordistada ilma nende kaalu suurendamata.akupakkida, hoides samal ajal kulud madalad.

Väävlit on ka rohkem ja see põhjustab allikale vähem keskkonna- ja inimkannatusi kui koobalt, mida kasutatakse traditsioonilistes liitiumioonakude katoodides.

Tavaliselt on liitium-väävliakudega probleeme – väävlikatoodid on nii reaktiivsed, et lahustuvad aku töötamise ajal ja see süveneb kõrgematel temperatuuridel.

Ja liitiummetallanoodid võivad moodustada nõelataolisi struktuure, mida nimetatakse dendriitideks ja mis võivad aku osi läbistada, kuna see võib lühistada.

Seetõttu kestavad need patareid vaid kümneid tsükleid.

UC-San Diego meeskonna poolt väljatöötatud dibutüüleetri elektrolüüt lahendab need probleemid isegi äärmuslikel temperatuuridel.

Testitud akude tsükliline eluiga oli palju pikem kui tüüpilistel liitium-väävliakudel.

„Kui soovite suure energiatihedusega akut, peate tavaliselt kasutama väga karmi ja keerulist keemiat,“ ütles Chen.

„Suur energia tähendab, et toimub rohkem reaktsioone, mis omakorda tähendab vähem stabiilsust ja rohkem lagunemist.“

„Stabiilse ja suure energiatarbega aku valmistamine on iseenesest keeruline ülesanne – veelgi keerulisem on seda teha laias temperatuurivahemikus.“

„Meie elektrolüüt aitab parandada nii katoodi kui ka anoodi külge, pakkudes samal ajal kõrget juhtivust ja faasidevahelist stabiilsust.“

Meeskond konstrueeris väävlikatoodi stabiilsemaks, pookides selle polümeeri külge. See takistab suurema väävli lahustumist elektrolüüti.

Järgmised sammud hõlmavad aku keemilise koostise suurendamist, et see töötaks veelgi kõrgematel temperatuuridel ja pikendaks veelgi tsükli eluiga.