Baterija za električno vozilo za sva godišnja doba
Mnogi vlasnici električnih vozila brinu o tome koliko će njihova baterija biti efikasna u veoma hladnim uslovima. Sada je nova hemija baterije možda rešila taj problem.
U trenutnim litijum-jonskim baterijama, glavni problem leži u tečnom elektrolitu. Ova ključna komponenta baterije prenosi čestice koje nose punjenje zvane joni između dve elektrode baterije, uzrokujući punjenje i pražnjenje baterije. Ali tečnost počinje da se smrzava na temperaturama ispod nule. Ovo stanje ozbiljno ograničava efikasnost punjenja električnih vozila u hladnim regionima i godišnjim dobima.
Da bi se pozabavio tim problemom, tim naučnika iz nacionalnih laboratorija Argonne i Lorens Berkli iz američkog Ministarstva energetike (DOE) razvio je elektrolit koji sadrži fluor i koji dobro radi čak i na temperaturama ispod nule.
“Naše istraživanje je tako pokazalo kako da prilagodimo atomsku strukturu rastvarača elektrolita da dizajniramo nove elektrolite za temperature ispod nule.” — Džon Žang, vođa grupe Argonne
„Naš tim ne samo da je pronašao elektrolit protiv smrzavanja čije performanse punjenja ne opadaju na minus 4 stepena Farenhajta, već smo takođe otkrili, na atomskom nivou, šta ga čini tako efikasnim“, rekao je Zhengcheng „John“ Zhang, viši hemičar i vođa grupe u Argonovom odeljenju za hemijske nauke i inženjerstvo.
Ovaj niskotemperaturni elektrolit obećava rad za baterije u električnim vozilima, kao i za skladištenje energije za električne mreže i potrošačku elektroniku kao što su računari i telefoni.
U današnjim litijum-jonskim baterijama, elektrolit je mešavina široko dostupne soli (litijum heksafluorofosfat) i karbonatnih rastvarača kao što je etilen karbonat. Rastvarači rastvaraju so i formiraju tečnost.
Kada se baterija napuni, tečni elektrolit prenosi litijum jone sa katode (oksid koji sadrži litijum) do anode (grafita). Ovi joni migriraju iz katode, a zatim prolaze kroz elektrolit na putu u anodu. Dok se transportuju kroz elektrolit, oni sede u centru klastera od četiri ili pet molekula rastvarača.
Tokom nekoliko početnih punjenja, ovi klasteri udaraju o površinu anode i formiraju zaštitni sloj koji se naziva međufaza čvrstog elektrolita. Jednom formiran, ovaj sloj deluje kao filter. Omogućava samo litijum jonima da prođu kroz sloj dok blokira molekule rastvarača. Na ovaj način, anoda je u stanju da skladišti atome litijuma u strukturi grafita na naelektrisanju. Nakon pražnjenja, elektrohemijske reakcije oslobađaju elektrone iz litijuma koji stvaraju električnu energiju koja može pokretati vozila.
Problem je u tome što na niskim temperaturama elektrolit sa karbonatnim rastvaračima počinje da se smrzava. Kao rezultat toga, gubi sposobnost transporta litijum jona u anodu pri naelektrisanju. To je zato što su litijum joni tako čvrsto vezani unutar klastera rastvarača. Dakle, ovi joni zahtevaju mnogo veću energiju da evakuišu svoje klastere i prodru u sloj interfejsa nego na sobnoj temperaturi. Iz tog razloga, naučnici su tragali za boljim rastvaračem.
U testiranju sa laboratorijskim ćelijama, fluorisani elektrolit tima zadržao je stabilan kapacitet skladištenja energije za 400 ciklusa punjenja-pražnjenja na minus 4 F. Čak i na toj temperaturi ispod nule, kapacitet je bio ekvivalentan kapacitetu ćelije sa konvencionalnim elektrolitom na bazi karbonata na sobnoj temperaturi.
Elektrolit protiv smrzavanja ima svojstvo bonusa. Mnogo je sigurniji od elektrolita na bazi karbonata koji se trenutno koriste, jer se neće zapaliti.
Izvor: autotech.news
