В научно-исследовательском Калифорнийском университете (Сан-Диего, США) создали литий-ионные батареи, которые не боятся мороза -40°C, жары +50°C. На сорокаградусном морозе они сохранили энергоемкость на уровне 87,5% и показали кулоновскую эффективность 98,2%. Для пятидесятиградусной жары эти показатели составили 115,9% и 98,7% соответственно. Таких выдающихся результатов удалось достичь благодаря инновационному термостойкому электролиту, который к тому же совместим с высокоактивными анодами и катодами.
Новые термостойкие литий-ионные аккумуляторы могут дать следующие преимущества:
- Увеличить дальность хода электромобилей в суровых, холодных климатических условиях.
- Снизить потребность в системах охлаждения в условиях жары. Аккумуляторные батареи электромобилей обычно находятся внизу шасси, под полом, близко от раскаленных дорог. На солнце, при температуре воздуха +30–35°C асфальт способен разогреваться свыше 55–60°C. Кроме того, аккумуляторы нагреваются просто от проходящего через них тока.
- Повысить срок службы литиевых батарей в условиях жаркого климата
- Уберечь от перегрева и связанного с ним теплового разгона.
Инновационный электролит на основе дибутилового эфира
Уникальный термостойкий электролит состоит из раствора дибутилового эфира, смешанного с солями лития. Молекулы дибутилового эфира слабо взаимодействуют с ионами лития, что улучшает работу при отрицательных температурах. Дибутиловый эфир легко переносит жару, поскольку температура его кипения составляет + 141°C.
Интересная особенность нового электролита в том, что он подходит для литий-серных аккумуляторов с катодом из серы. Эти перспективные аккумуляторы нового поколения отличаются высочайшей удельной энергоемкостью до 500 Вт·ч/кг (в два раза больше, чем у литий-ионных элементов) и низкой себестоимостью. Благодаря им дальность хода электромобилей можно удвоить без увеличения веса. Теоретически же удельная энергоемкость может составить фантастические 2600 Вт·ч/кг.
Благодаря термической стойкости электролита, литий-серные батареи смогут прослужить больше циклов. Новый электролит повышает проводимость и дает межфазную стабильность. Кроме того, ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего улучшили стабильность серного катода, применив полимер, предотвращающий растворение серы в электролите.
В ближайшем будущем исследователи собираются расширить химический состав аккумулятора, чтобы заставить выдерживать еще более высокие температуры, а также увеличить его рабочий ресурс.