Батерија со ниска температура Литиум-јонска батерија му пркоси на силниот мраз
Литиум-јонските батерии се сметаат за централа меѓу батериите на полнење. Тие се релативно мала тежина и имаат голема густина на енергија. Тие веќе долго време се наоѓаат во компактна форма во тетратки, мобилни телефони, дигитални фотоапарати и безжични одвртувачи. Сега се наоѓаат во скоро секој електричен автомобил и електронски велосипед и ги снабдуваат електричните мотори со електрична енергија. Студените зимски денови, кога температурите паѓаат далеку под нулата, предизвикуваат проблеми со изворите на електрична енергија. Тогаш батериите губат многу од својата моќ: капацитет и пад на напон. Причината: течниот електролит станува слатка и се зацврстува, што ја намалува неговата спроводливост.
Литиумските јони потоа побавно мигрираат од катодата кон анодата и обратно. На минус 20 степени капацитетот на конвенционалната литиум-јонска батерија е 50 проценти, на минус 40 степени е само 12 проценти. Во поларните региони, литиум-јонските батерии се практично бескорисни, освен ако не се обезбедени со греење или топлинска изолација, што, сепак, ја зголемува тежината.
Претходните пристапи да се направат литиум-јонски батерии посоодветни за замрзнување на температурите главно се засноваа на додавање адитиви на електролитот. Само електролит кој е гасен на собна температура задржува голем дел од својата спроводливост на минус 60 степени затоа што останува течен. Сепак, поради притисокот на гасот, потребно е челично куќиште за батеријата, што исто така ја зголемува тежината.
Органско ладење
Кинеските научници сега презентираат батерија на полнење што може да го издржи екстремниот студ во списанието „ouул“. Истражувачите кои работат со Јонгјао Ксија од Универзитетот Фудан во Шангај, изградија литиум-јонска батерија која сè уште има 70 проценти од оригиналниот капацитет на минус 70 степени. За да го направат својот извор на енергија отпорен на студ, Јонгјао Ксија и неговите колеги користат електронит од мешавина од литиум сол и етил ацетат. Органскиот растворувач има точка на замрзнување од минус 84 степени. Електролитот останува течен и затоа проводен дури и при ниски температури.
Два цврсти полимери служат како катода и анода, кои можат брзо да ги апсорбираат и ослободуваат јони на литиум дури и кога е многу студено. За разлика од вообичаените материјали за електрода, јаглеводородните ланци не чуваат јони на литиум внатре, што го забавува процесот на полнење и празнење кога температурата паѓа. Обвиненијата остануваат на површината и можат да течат побрзо и полесно од таму.
Извор на енергија за ладен почеток
Истражувачите тестирале прототипови на нивната органска литиум-јонска батерија во ладна комора. Резултатот е убедлив: батеријата задржа скоро сто проценти од својот капацитет на минус 40 степени. На минус 70 степени сè уште беше 70 проценти.
Според истражувачите, органските батерии имаат и други предности: во споредба со металите во транзиција кои најчесто се користат како електроден материјал, органските компоненти може да се произведат ефтино и на еколошки начин - и се полесно достапни. Органските електроди би чинеле само околу една третина колку што биле електродите во конвенционалните литиум-јонски батерии.
Сепак, органските батерии сè уште имаат сериозен недостаток. Енергетската густина е помала отколку кај конвенционалните литиум-јонски батерии - таа е приближно во опсегот на оловни батерии. Органските извори на енергија се премногу слаби за многу апликации и долгорочна употреба. Ксиа и неговите колеги сметаат дека батериите што толерираат на студ се добро прилагодени за да ја испорачаат потребната моќност при ладен старт.