Un nuovo tipo dibatteria per veicoli elettricipossono sopravvivere più a lungo a temperature estreme calde e fredde, secondo un recente studio.

Gli scienziati affermano che le batterie consentirebbero ai veicoli elettrici di viaggiare più lontano con una singola carica a temperature fredde – e sarebbero meno inclini al surriscaldamento nei climi caldi.

Ciò comporterebbe una minore frequenza di addebito per i conducenti di veicoli elettrici, oltre a dare il vantaggiobatterieuna vita più lunga.

Il gruppo di ricerca americano ha creato una nuova sostanza chimicamente più resistente alle temperature estreme e che viene aggiunta alle batterie al litio ad alta energia.

“È necessario un funzionamento ad alta temperatura in aree in cui la temperatura ambiente può raggiungere le tre cifre e le strade diventano ancora più calde”, ha affermato l’autore senior, il professor Zheng Chen dell’Università della California-San Diego.

“Nei veicoli elettrici, i pacchi batteria sono generalmente sotto il pavimento, vicino a queste strade calde.Inoltre, le batterie si riscaldano semplicemente per il passaggio di corrente durante il funzionamento.

“Se le batterie non riescono a tollerare questo riscaldamento ad alta temperatura, le loro prestazioni peggioreranno rapidamente”.

In un articolo pubblicato lunedì sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, i ricercatori descrivono come nei test le batterie abbiano mantenuto l'87,5% e il 115,9% della loro capacità energetica a -40 Celsius (-104 Fahrenheit) e 50 Celsius (122 Fahrenheit) ) rispettivamente.

Avevano anche un’elevata efficienza Coulombiana rispettivamente del 98,2% e del 98,7%, il che significa che le batterie possono sottoporsi a più cicli di ricarica prima di smettere di funzionare.

Ciò è dovuto a un elettrolita costituito da sale di litio e dibutil etere, un liquido incolore utilizzato in alcuni processi produttivi come prodotti farmaceutici e pesticidi.

L'etere dibutile aiuta perché le sue molecole non giocano facilmente con gli ioni di litio mentre la batteria funziona e migliora le sue prestazioni a temperature inferiori allo zero.

Inoltre, l'etere dibutile può sopportare facilmente il calore al suo punto di ebollizione di 141 gradi Celsius (285,8 Fahrenheit), il che significa che rimane liquido alle alte temperature.

Ciò che rende questo elettrolita così speciale è che può essere utilizzato con una batteria al litio-zolfo, che è ricaricabile e ha un anodo di litio e un catodo di zolfo.

Anodi e catodi sono le parti della batteria attraverso le quali passa la corrente elettrica.

Le batterie al litio-zolfo rappresentano un significativo passo avanti nel campo delle batterie per veicoli elettrici perché possono immagazzinare fino a due volte più energia per chilogrammo rispetto alle attuali batterie agli ioni di litio.

Ciò potrebbe raddoppiare l’autonomia dei veicoli elettrici senza aumentarne il pesobatteriafare le valigie mantenendo bassi i costi.

Lo zolfo è anche più abbondante e provoca meno sofferenze ambientali e umane alla fonte rispetto al cobalto, utilizzato nei tradizionali catodi delle batterie agli ioni di litio.

In genere, c'è un problema con le batterie al litio-zolfo: i catodi di zolfo sono così reattivi che si dissolvono quando la batteria è in funzione e questo peggiora a temperature più elevate.

E gli anodi metallici di litio possono formare strutture aghiformi chiamate dendriti che possono perforare parti della batteria perché vanno in cortocircuito.

Di conseguenza, queste batterie durano solo fino a decine di cicli.

L'elettrolita dibutiletere sviluppato dal team dell'UC-San Diego risolve questi problemi, anche a temperature estreme.

Le batterie testate avevano una durata di ciclo molto più lunga rispetto a una tipica batteria al litio-zolfo.

"Se si desidera una batteria con un'elevata densità di energia, in genere è necessario utilizzare una chimica molto aggressiva e complicata", ha affermato Chen.

“Un’elevata energia significa che stanno accadendo più reazioni, il che significa meno stabilità, più degrado.

“Realizzare una batteria ad alta energia che sia stabile è di per sé un compito difficile; provare a farlo attraverso un ampio intervallo di temperature è ancora più impegnativo.

“Il nostro elettrolita aiuta a migliorare sia il lato catodico che quello anodico fornendo allo stesso tempo elevata conduttività e stabilità interfacciale”.

Il team ha inoltre progettato il catodo di zolfo per renderlo più stabile innestandolo su un polimero.Ciò impedisce che più zolfo si dissolva nell'elettrolita.

I prossimi passi includono l’incremento della chimica della batteria in modo che possa funzionare a temperature ancora più elevate e prolungarne ulteriormente la durata.