Супер електроди поддържат батериите в работен режим при минусови температури

Известно е, че температури под точката на замръзване на водата имат много пагубен ефект върху основните параметри на литиево-йонните батерии. В контекста на електрическите автомобили и други превозни средства това означава по-къси разстояния на пътуване, по-дълго време за зареждане, проблеми с регенеративните спирачни системи и др. Ето защо инженерите и учените, участващи в разработването на нови батерии, обръщат голямо внимание не само на увеличаването на капацитета им, но и на осигуряването на непрекъсната работа при екстремни температури. Някои автомобилни производители, особено Ford, оборудват автомобилните си акумулатори с температурни сензори и нагреватели, които поддържат температурата на батерията в приемливи граници. В същото време част от енергията на батерията се изразходва за тяхното нагряване, което намалява обхвата на движение на електрическия автомобил.

Други производители на батерии използват специални електролити, които могат да работят при минусови температури. В същата област има група, която включва учени от няколко китайски научни институции. Те проведоха изследване, резултатите от което показаха, че един от уязвимите компоненти на батерията, отговорен за загубата на капацитет при падане на температурата, е анодът - един от двата електрода на батерията. По правило анодите са изработени от графит, който има плоска, гладка повърхност. Така китайски технолози започнаха да експериментират с различни алтернативи и в крайна сметка се натъкнаха на много обещаващо решение. Учените взеха композитния материал ZIF-67 (кобалт-съдържаща зеолитна имидазолатна рамка) и го нагряваха до висока температура, което води до образуването на 12-въглеродни наносфери. Тези малки структури имат много развита повърхност, освен това имат отлична електрическа проводимост. Чрез натискане на получения материал изследователите направиха анод с форма на монета за батерията с литиев метален катод.

Проведените експерименти показаха, че създадената батерия осигурява стабилни характеристики по време на зареждане и разреждане в температурен диапазон от 25 до -20 градуса по Целзий. При температури под нулата капацитетът на батерията все още пада, но само леко, до 85,9 процента от първоначалния й капацитет, което не е сравнимо с това на традиционните литиево-йонни батерии. И дори при температура от -35 градуса по Целзий, батерията с новия анод успя да поеме заряд и почти напълно да го раздаде по време на процеса на разреждане. Учените смятат, че прилагането на резултатите от тяхната работа може значително да разшири функционалността на литиево-йонните батерии в екстремни условия на околната среда. И не само електрически автомобили, но и дронове за различни цели, космически кораби и много други могат да се възползват от това.