En ny typebatteri for elektriske kjøretøykan overleve lenger i ekstremt varme og kalde temperaturer, ifølge en fersk studie.

Forskere sier at batteriene vil tillate elbiler å reise lenger på én lading i kalde temperaturer – og de vil være mindre utsatt for overoppheting i varmt klima.

Dette ville resultere i sjeldnere lading for elbilsjåfører, samt gibatterieret lengre liv.

Det amerikanske forskerteamet har laget et nytt stoff som er kjemisk mer motstandsdyktig mot ekstreme temperaturer og tilsetning i høyenergi litiumbatterier.

«Du trenger høytemperaturdrift i områder der omgivelsestemperaturen kan nå tresifrede tall og veiene blir enda varmere», sa seniorforfatter professor Zheng Chen ved University of California-San Diego.

«I elbiler er batteripakkene vanligvis under gulvet, nær disse varme veiene. Batterier varmes også opp bare av å ha gjennomstrømning under drift.»

«Hvis batteriene ikke tåler denne oppvarmingen ved høy temperatur, vil ytelsen deres raskt forringes.»

I en artikkel publisert mandag i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences, beskriver forskerne hvordan batteriene i tester holdt 87,5 prosent og 115,9 prosent av energikapasiteten sin ved henholdsvis –40 Celsius (–104 Fahrenheit) og 50 Celsius (122 Fahrenheit).

De hadde også høy Coulomb-effektivitet på henholdsvis 98,2 prosent og 98,7 prosent, noe som betyr at batteriene kan gå gjennom flere ladesykluser før de slutter å virke.

Dette skyldes en elektrolytt som er laget av litiumsalt og dibutyleter, en fargeløs væske som brukes i noe produksjon, som legemidler og plantevernmidler.

Dibutyleter hjelper fordi molekylene ikke lett spiller sammen med litiumioner når batteriet går, og forbedrer ytelsen i temperaturer under null.

I tillegg tåler dibutyleter lett varmen ved kokepunktet på 141 Celsius (285,8 Fahrenheit), noe som betyr at den forblir flytende ved høye temperaturer.

Det som gjør denne elektrolytten så spesiell er at den kan brukes med et litium-svovelbatteri, som er oppladbart og har en anode laget av litium og en katode laget av svovel.

Anoder og katoder er delene av batteriet som den elektriske strømmen passerer gjennom.

Litium-svovelbatterier er et viktig neste steg innen elbilbatterier fordi de kan lagre opptil dobbelt så mye energi per kilogram enn dagens litium-ion-batterier.

Dette kan doble rekkevidden til elbiler uten å øke vekten.batteripakke samtidig som du holder kostnadene nede.

Svovel er også mer rikelig og forårsaker mindre miljømessig og menneskelig lidelse for kilden enn kobolt, som brukes i tradisjonelle litiumionbatterikatoder.

Vanligvis er det et problem med litium-svovelbatterier – svovelkatoder er så reaktive at de løses opp når batteriet er i drift, og dette blir verre ved høyere temperaturer.

Og litiummetallanoder kan danne nålelignende strukturer kalt dendritter som kan gjennombore deler av batteriet fordi det kan kortslutte.

Som et resultat varer disse batteriene bare opptil titalls sykluser.

Dibutyleterelektrolytten utviklet av UC-San Diego-teamet løser disse problemene, selv ved ekstreme temperaturer.

Batteriene de testet hadde mye lengre levetid enn et typisk litium-svovelbatteri.

«Hvis du vil ha et batteri med høy energitetthet, må du vanligvis bruke veldig hard og komplisert kjemi», sa Chen.

«Høy energi betyr at det skjer flere reaksjoner, noe som betyr mindre stabilitet og mer nedbrytning.»

«Å lage et høyenergibatteri som er stabilt er en vanskelig oppgave i seg selv – å prøve å gjøre dette gjennom et bredt temperaturområde er enda mer utfordrende.»

«Elektrolytten vår bidrar til å forbedre både katodesiden og anodesiden, samtidig som den gir høy konduktivitet og grensesnittstabilitet.»

Teamet konstruerte også svovelkatoden til å være mer stabil ved å pode den til en polymer. Dette forhindrer at mer svovel løses opp i elektrolytten.

De neste trinnene inkluderer å oppskalere batteriets kjemi slik at det opererer ved enda høyere temperaturer og vil forlenge batterilevetiden ytterligere.