Речь идет о новой энергоемкой литий-серной батарее, которая не только работает при морозе и палящей жаре, но и накапливает вдвое больше энергии, чем современные устройства, а также меньше вредит окружающей среде.
В рамках исследований в области аккумуляторных технологий следующего поколения ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего изучают конструкции, которые могут работать при экстремальных температурах.
В своем последнем исследовании команда добилась успеха с электролитом, который образовывал более слабые связи с ионами лития, что позволяло более равномерно распределять их во время зарядки. Этот слабосвязывающий электролит был интегрирован в экспериментальную литиевую батарею с металлическим анодом высокой плотности и катодом на основе серы, которая могла работать при отрицательных температурах, сохраняя большую часть своей емкости.
Продолжая экспериментировать с составом электролита, ученые разработали версию, которая работает и на другом конце спектра. Новый электролит содержит соль лития и дибутиловый эфир, химическое соединение с температурой кипения 141 °C, что позволяет электролиту оставаться жидким при очень высокой температуре.
В экспериментах по проверке концепции с этим электролитом батареи смогли сохранить 87,5% своей емкости при -40 °C и 115,9% своей емкости при +50 °C. Они также продемонстрировали высокий кулоновский КПД, превышающий 98%, при этих температурах, что связано с их способностью выдерживать большее количество циклов зарядки до окончания срока службы.
Аккумулятор, способный работать при низких температурах, может обеспечить электромобили большим запасом хода в холодном климате. И наоборот, батарея, которая может безопасно работать при более высоких температурах, устранит необходимость в системах охлаждения для предотвращения перегрева, помимо других преимуществ.
«Допустим, вам нужно работать при высоких температурах в районах, где температура окружающей среды может достигать трехзначных цифр, а на дорогах становится еще жарче, — говорит автор исследования Чжэн Чен. — В электромобилях аккумуляторы обычно находятся внизу, рядом с горячими дорогами. Кроме того, батареи нагреваются только от того, что во время работы проходит ток. Если аккумуляторы не выдержат такой прогрев при высокой температуре, их производительность быстро ухудшится».
Созданный учеными тип литий-серных батарей обещает выдержать суровые погодные испытания и хранить в два раза больше энергии, чем сегодняшние литиевые батареи. Это означает, что те же электромобили смогут иметь вдвое больший запас хода.
Кроме того, сера является более распространенной и менее проблематичной для получения, чем относительно редкий и дорогой металл кобальт, который используется в современных катодах литиевых батарей. По словам ученых, новое решение позволяет снизить нагрузку на окружающую среду.
