Литий-ионные аккумуляторы нельзя назвать решением всех проблем, их возможности небезграничны, а конструкция имеет несколько существенных недостатков. Тем не менее до появления более совершенных батарей новых типов ещё далеко, поэтому придётся совершенствовать их конструкцию. К примеру, можно расширить диапазон рабочих температур аккумуляторов, чтобы уменьшить оказываемый на них окружающей средой негативный эффект.

Температурные ограничения

У каждого устройства есть целый список условий, при которых оно будет работать с заявленными характеристиками и не сломается в процессе. Литий-ионные аккумуляторы не исключение. На самом деле, в их конструкции немало изъянов, и производителям пришлось приложить много сил, чтобы сделать их пригодными к эксплуатации. Первые модели вряд ли можно было назвать целиком безопасными, но исследователи постарались решить или обойти имеющиеся технические проблемы. Впрочем, ограничения никуда не делись, литий-ионные батареи по-прежнему не могут работать при слишком низкой или слишком высокой температуре.

При низких температурах ёмкость аккумулятора сильно падает, а сам он практически не заряжается. По этой причине работа в холодных условиях требует постоянного подогрева батарейного блока, поскольку полный разряд неизбежно приводит к выходу аккумулятора из строя. Жителям жарких районов тоже приходится несладко. Сама по себе литий-ионная батарея нагревается проходящим через неё электрическим током, и высокая температура окружающей среды повышает вероятность её выхода из строя. В свою очередь, расширение температурного диапазона позволит решить несколько больших технических проблем. Своё решение предложили учёные из Инженерной школы Калифорнийского университета.

Аккумулятор для экстремальных условий

Исследовательская группа в Инженерной школе Калифорнийского университета в Сан-Диего работает над усовершенствованием литий-ионных аккумуляторов, чтобы приспособить их к эксплуатации в экстремальных условиях. Свою работу учёные начали с экспериментов над электролитом, который может образовывать более слабые связи с ионами лития и более равномерно распределять заряд по всему объёму батареи. Тестовая литиевая батарея на его основе оборудовалась катодом на основе серы и металлическим анодом высокой плотности. При этом аккумулятор мог работать в условиях минусовой температуры, сохраняя большую часть заряда. Продолжив исследования, они разработали новую версию батареи с жидким электролитом на основе дибутилового эфира и соли лития. Температура кипения жидкости при этом увеличилась до 141 градуса Цельсия.

В ходе проведённых испытаний учёные установили, что новый аккумулятор сохраняет 87,5% заряда при температуре -41 градус Цельсия. При этом его ёмкость увеличивается на 15,5% по достижении температуры 50 градусов. Эффективность работы составила 98%, то есть аккумулятор отдал почти всю энергию, полученную им в процессе зарядки. По оценкам специалистов, количество циклов заряда-разряда будет существенно выше, чем у обычных литий-ионных батарей.

Сфера применения аккумуляторов новой конструкции очень большая. Электромобили можно будет эксплуатировать зимой, не боясь быстрой потери энергии, летом уменьшится опасность перегрева, а радиус действия машин возрастёт, поскольку появится возможность сохранять вдвое больший заряд. Даже стоимость их должна стать меньше, поскольку в конструкции катодов вместо редкоземельного кобальта используется дешёвая сера, которую гораздо проще добывать. Также батареи можно устанавливать в разнообразное оборудование, предназначенное для эксплуатации в сложных климатических условиях.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!