Baterie cu temperatură scăzută O baterie litiu-ion sfidează înghețul sever
Bateriile litiu-ion sunt considerate o energie electrică printre bateriile reîncărcabile. Ele sunt relativ ușoare în greutate și au o densitate mare de energie. S-au găsit mult timp sub formă compactă în notebook-uri, telefoane mobile, camere digitale și șurubelnițe fără fir. Acum se află în aproape toate mașinile și bicicletele electrice și alimentează motoarele electrice cu energie electrică. Zilele reci de iarnă, când temperaturile scad cu mult sub zero, cauzează probleme surselor de energie. Atunci bateriile își pierd multă putere: capacitate și cădere de tensiune. Motivul: electrolitul lichid devine mai vâscos și se solidifică, ceea ce reduce conductivitatea acestuia.
Ionii de litiu migrează apoi mai încet de la catod la anod și invers. La minus 20 de grade capacitatea unei baterii litiu-ion convenționale este de 50%, la minus 40 de grade este doar 12%. În regiunile polare, bateriile litiu-ion sunt practic inutilizabile, cu excepția cazului în care sunt prevăzute cu încălzire sau izolație termică, ceea ce, totuși, mărește greutatea.
Abordările anterioare pentru a face bateriile litiu-ion mai potrivite pentru temperaturi de îngheț s-au bazat în principal pe adăugarea de aditivi la electrolit. Doar un electrolit gazos la temperatura camerei își păstrează o mare parte a conductivității la minus 60 de grade, deoarece rămâne lichid. Cu toate acestea, din cauza presiunii gazului, este necesară o carcasă din oțel pentru baterie, ceea ce crește și greutatea.
Agent frigorific organic
Oamenii de știință chinezi prezintă acum o baterie reîncărcabilă care poate rezista frigului extrem în revista „Joule”. Cercetătorii care lucrează cu Yongyao Xia de la Universitatea Fudan din Shanghai au construit o baterie litiu-ion care are încă 70 la sută din capacitatea sa inițială la minus 70 de grade. Pentru a-și face sursa de energie rezistentă la frig, Yongyao Xia și colegii săi folosesc un amestec de sare de litiu și acetat de etil ca electrolit. Solventul organic are un punct de îngheț de minus 84 de grade. Prin urmare, electrolitul rămâne lichid și, prin urmare, conductor chiar și la temperaturi scăzute.
Doi polimeri solizi servesc drept catod și anod, care pot absorbi și elibera rapid ioni de litiu chiar și atunci când este foarte rece. Spre deosebire de materialele obișnuite pentru electrozi, lanțurile de hidrocarburi nu stochează ioni de litiu în interiorul lor, ceea ce încetinește procesul de încărcare și descărcare atunci când temperatura scade. Sarcinile rămân la suprafață și pot curge mai repede și mai ușor de acolo.
Sursa de alimentare pentru pornirea la rece
Cercetătorii au testat prototipurile bateriei lor organice litiu-ion într-o cameră rece. Rezultatul este convingător: bateria a păstrat aproape sută la sută din capacitatea sa la minus 40 de grade. La minus 70 de grade era încă 70 la sută.
Potrivit cercetătorilor, bateriile organice prezintă alte avantaje: în comparație cu metalele de tranziție care sunt utilizate în mod obișnuit ca material electrod, componentele organice pot fi produse ieftin și într-un mod ecologic - și sunt mai ușor disponibile. Electrozii organici ar costa doar aproximativ o treime la fel ca electrozii din bateriile litiu-ion convenționale.
Cu toate acestea, bateriile organice au încă un dezavantaj grav. Densitatea energiei este mai mică decât în cazul bateriilor convenționale litiu-ion - se situează aproximativ în gama bateriilor cu plumb. Sursele de energie organică sunt prea slabe pentru multe aplicații și utilizare pe termen lung. Xia și colegii săi consideră că bateriile tolerante la frig sunt potrivite pentru a furniza energia necesară în timpul pornirii la rece.