O baterie litiu-ion modificată poate rezista în condiții de frig extrem

Atunci când temperaturile scad sub punctul de îngheț, telefoanele mobile trebuie reîncărcate frecvent, iar mașinile electrice au o autonomie de rulare mai scurtă. Dar nu și cu această baterie litiu-ion modificată.

Micșorarea autonomiei este cauzată de faptul că anozii bateriilor litiu-ion devin lenți, menținând mai puțină încărcare și consumând rapid energia. Pentru a îmbunătăți performanța electrică în frig extrem, cercetătorii au înlocuit anodul tradițional de grafit dintr-o baterie litiu-ion cu un material denivelat pe bază de carbon, care își menține capacitatea de stocare reîncărcabilă chiar și la temperaturi de -35 de grade Celsius, scrie Tech Xplore.

• Studiu: PFAS și microplasticele devin mai toxice atunci când „își unesc forțele”
• Microbiomul creierului ar putea ajuta la prevenirea demenței?

Lucrarea despre această nouă baterie a fost publicată în ACS Central Science.

O baterie litiu-ion modificată depășește limitările bateriilor clasice

Bateriile litiu-ion sunt excelente pentru alimentarea electronicelor reîncărcabile, deoarece pot stoca multă energie și au o durată de viață lungă. Dar atunci când temperaturile scad sub punctul de îngheț, performanța electrică a acestor surse de energie scade, iar când condițiile sunt suficient de reci, acestea pot să nu funcționeze deloc.

Acesta este motivul pentru care unii oameni care trăiesc în Vestul Mijlociu al SUA au probleme cu mașinile electrice în plină iarnă și tot din acest motiv folosirea acestor baterii în explorările spațiale este riscantă.

Recent, oamenii de știință au descoperit că orientarea plată a grafitului în anod este responsabilă pentru scăderea capacității de stocare a unei baterii cu litiu-ion la temperaturi joase. Așadar, Xi Wang, Jiannian Yao și colegii lor au creat o baterie litiu-ion modificată în care au schimbat structura de suprafață a unui material pe bază de carbon pentru a îmbunătăți procesul de transfer de sarcină al anodului.

Un nou material

Pentru a crea noul material, cercetătorii au încălzit un cadru de imidazolat de zeolit ​​care conține cobalt (cunoscut sub numele de ZIF-67) la temperaturi ridicate.

Nanosferele de carbon cu 12 fețe rezultate din proces au avut suprafețe aspre care au demonstrat capacități excelente de transfer de sarcină electrică.

Apoi echipa a testat performanța electrică a materialului ca anod, cu litiu drept catod, în interiorul unei baterii în formă de monedă.

Anodul a demonstrat încărcare și descărcare stabilă la temperaturi cuprinse între 25 de grade Celsius și -20 de grade Celsius și și-a menținut 85,9% din capacitatea de stocare a energiei la temperatura camerei chiar și sub punctul de îngheț.

Baterii care pot funcționa în frig extrem

În comparație, bateriile litiu-ion fabricate cu alți anozi pe bază de carbon, incluzând grafit și nanotuburi de carbon, nu țineau aproape nicio încărcare la temperaturi de îngheț. Atunci când cercetătorii au scăzut temperatura aerului la -35 de grade, anodul realizat cu nanosfere aspre era încă reîncărcabil și, în timpul descărcării, a eliberat aproape 100% din încărcarea introdusă în baterie.

Încorporarea materialului de nanosferă aspră în bateriile litiu-ion ar putea deschide posibilitățile de utilizare a acestor surse de energie la temperaturi extrem de scăzute, spun cercetătorii.

Vă recomandăm să citiți și:

Aplicația care detectează icterul la bebeluși a avut succes în primul studiu clinic major

Medicii au transplantat o ureche imprimată 3D, făcută chiar din celulele pacientului

Fotosinteza artificială, tot mai aproape de realitate. Ce au reușit cercetătorii?

Copiii virtuali, cheia celor mai presante probleme ale omenirii. Ce prezice un expert în inteligență artificială?