Батерия с ниска температура Литиево-йонната батерия се противопоставя на силните студове
Литиево-йонните батерии се считат за електроцентрала сред акумулаторните батерии. Те са сравнително леки по тегло и имат висока енергийна плътност. Те отдавна са открити в компактна форма в преносими компютри, мобилни телефони, цифрови фотоапарати и безжични отвертки. Сега те са в почти всеки електрически автомобил и електронно колело и захранват електрическите двигатели с електричество. Студените зимни дни, когато температурите падат много под нулата, създават проблеми за източниците на енергия. Тогава батериите губят голяма част от мощността си: капацитет и спад на напрежението. Причината: течният електролит става по-вискозен и се втвърдява, което намалява проводимостта му.
След това литиевите йони мигрират по-бавно от катода към анода и обратно. При минус 20 градуса капацитетът на конвенционалната литиево-йонна батерия е 50 процента, при минус 40 градуса е само 12 процента. В полярните области литиево-йонните батерии са практически безполезни, освен ако не са снабдени с отопление или топлоизолация, което обаче увеличава теглото.
Предишните подходи за направата на литиево-йонните батерии по-подходящи за температури на замръзване се основаваха предимно на добавяне на добавки към електролита. Само електролитът, който е газообразен при стайна температура, запазва голяма част от своята проводимост при минус 60 градуса, защото остава течен. Поради налягането на газа обаче се изисква стоманен корпус за батерията, което също увеличава теглото.
Органичен хладилен агент
Китайски учени сега представят акумулаторна батерия, която може да издържи на силен студ в списание "Joule". Изследователите, работещи с Yongyao Xia от университета Fudan в Шанхай, са изградили литиево-йонна батерия, която все още има 70 процента от първоначалния си капацитет при минус 70 градуса. За да направят своя източник на енергия устойчив на студа, Yongyao Xia и колегите му използват като електролит смес от литиева сол и етилацетат. Органичният разтворител има точка на замръзване от минус 84 градуса. Следователно електролитът остава течен и следователно проводим дори при ниски температури.
Две твърди полимери служат като катод и анод, които могат бързо да абсорбират и освобождават литиеви йони, дори когато е много студено. За разлика от обикновените електродни материали, въглеводородните вериги не съхраняват литиеви йони във вътрешността си, което забавя процеса на зареждане и разреждане, когато температурата спадне. Зарядите остават на повърхността и оттам могат да изтекат по-бързо и лесно.
Източник на захранване за студен старт
Изследователите тествали прототипи на органичната си литиево-йонна батерия в студена камера. Резултатът е убедителен: батерията запази почти сто процента от капацитета си при минус 40 градуса. При минус 70 градуса все още беше 70 процента.
Според изследователите органичните батерии имат и други предимства: В сравнение с преходните метали, които обикновено се използват като електроден материал, органичните компоненти могат да бъдат произведени евтино и по екологичен начин - и са по-лесно достъпни. Органичните електроди биха стрували само около една трета, колкото електродите в конвенционалните литиево-йонни батерии.
Въпреки това органичните батерии все още имат един сериозен недостатък. Енергийната плътност е по-ниска от тази на конвенционалните литиево-йонни батерии - тя е приблизително в диапазона на оловните батерии. Органичните източници на енергия са твърде слаби за много приложения и дългосрочна употреба. Ся и колегите му смятат, че устойчивите на студ батерии са подходящи за доставяне на необходимата мощност в случай на студен старт.