Zu anderen Zeiten haben wir hier auf FuturoProssimo darüber gesprochen Batterie und vielversprechende Innovationen im Bereich tragbare Energie. Die Probleme, die die wissenschaftliche Forschung zu bewältigen hat, beziehen sich auf die Haltbarkeit der Batterien, die gelieferte Energie, ihre Entsorgung und sicherlich ihre Stabilität gegenüber extremen Temperaturen.
Forscher der University of California in San Diego haben möglicherweise die Lösung für dieses neueste Problem gefunden: Batterien Lithium-Ionen hohe Dichte, die sowohl bei eisigen als auch bei heißen Temperaturen gut funktionieren, aber (in der Tat) eine gute Leistung nicht aufgeben.
Die von den Batterien erhaltenen Ergebnisse
In Tests die Testbatterien Sie behielten 87,5 % bzw. 115,9 % ihrer Energiekapazität bei -40 ° C und + 50 ° C. Darüber hinaus verzeichneten sie bei diesen Temperaturen eine hohe Coulomb-Effizienz, 98,2 % bzw. 98,7 %, was bedeutet, dass Batterien mehreren Ladezyklen unterzogen werden können, bevor sie nicht mehr funktionieren. Zheng Chen, Professor für Nanotechnik an der Jacobs School of Engineering der UC San Diego und leitender Autor der Studie (dass ich dich hier verlinke) hat erklärt:
Eine hohe Temperatureffizienz ist in Bereichen erforderlich, in denen die Umgebungstemperatur mehr als 40-50 ° C erreichen kann und die Straßen noch wärmer sind. In Elektrofahrzeugen befinden sich Batteriepakete normalerweise unter dem Boden, in der Nähe des heißen Asphalts.
Chen fügte dann hinzu, dass „die Batterien sich während des normalen Betriebs schon durch den Stromdurchgang erwärmen. Wenn die Batterien dieser hohen Erwärmung nicht standhalten können, wird ihre Leistung schnell reduziert.
Die Chemie der neuen High-Density-Batterien
Die von Chen und Kollegen entwickelten High-Density-Batterien vertragen dank ihres Elektrolyts sowohl Kälte als auch Hitze. Dieses besteht tatsächlich aus einer flüssigen Lösung von Dibutylether gemischt mit einem Lithiumsalz. Ein besonderes Merkmal von Dibutylether ist, dass seine Moleküle schwach an Lithiumionen binden. Das heißt, die Elektrolytmoleküle können im Batteriebetrieb leicht Lithium-Ionen abgeben.
Diese schwache molekulare Wechselwirkung, die Forscher in einer früheren Studie herausfanden, verbessert die Batterieleistung bei Minusgraden. Außerdem ist Dibutylether hitzebeständig, da er bei hohen Temperaturen flüssig bleibt (er hat einen Siedepunkt von 141 °C).
Eine weitere Besonderheit dieses Elektrolyten? Es ist kompatibel mit Lithium-Schwefel-Batterien, einer Art wiederaufladbarer Batterie mit einer Lithium-Metall-Anode und einer Schwefelkathode. Lithium-Schwefel-Batterien sind ein wesentlicher Bestandteil von Technologien der nächsten Generation, da sie höhere Energiedichten und niedrigere Kosten versprechen. dürfen bis zu doppelt so viel Energie speichern pro Kilogramm im Vergleich zu aktuellen Lithium-Ionen-Batterien: Damit könnte die Reichweite von Elektrofahrzeugen verdoppelt werden, ohne das Gewicht des Batteriepacks zu erhöhen. Darüber hinaus ist Schwefel häufiger und weniger problematisch zu finden als das Kobalt, das in den Kathoden herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.
Fantastisch! Aber es gibt ein ABER ...
Allerdings haben Lithium-Schwefel-Batterien Probleme. Sowohl die Kathode als auch die Anode sind superreaktiv. Schwefelkathoden sind so reaktiv, dass sie sich während des Batteriebetriebs auflösen. Dieses Problem verschlimmert sich bei hohen Temperaturen. Darüber hinaus neigen Lithium-Metall-Anoden zur Bildung von nadelartigen Strukturen, sogenannten Dendriten, die Teile der Batterie durchstechen und zu Kurzschlüssen führen können. Infolgedessen halten Lithium-Schwefel-Batterien nur bis zu zehn Zyklen.
Neue High-Density-Batterien: die Aussichten
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese hochdichten Batterien es Elektrofahrzeugen in kalten Klimazonen ermöglichen könnten, mit einer einzigen Ladung länger zu fahren; Sie könnten auch den Bedarf an Kühlsystemen reduzieren, um zu verhindern, dass Fahrzeugbatterien in heißen Klimazonen überhitzen.
Wir werden sehen, ob diese Technologie Platz finden wird in einem wahren Wettlauf um die Schaffung einer Batterie, die die Welt der Elektrofahrzeuge revolutionieren kann. Jede veröffentlichte Studie stellt sicherlich einen wichtigen Schritt in Richtung des Übergangs zur Elektromobilität und, wie wir hoffen, auch in Richtung mehr Nachhaltigkeit dar.
