En ny typebatteri til elbilerkan overleve længere i ekstreme varme og kolde temperaturer, ifølge en nylig undersøgelse.

Forskere siger, at batterierne ville gøre det muligt for elbiler at rejse længere på en enkelt opladning i kolde temperaturer - og de ville være mindre tilbøjelige til overophedning i varmt klima.

Dette ville resultere i mindre hyppige opladninger for elbilister samt give denbatterieret længere liv.

Det amerikanske forskerhold skabte et nyt stof, der er kemisk mere modstandsdygtigt over for ekstreme temperaturer og tilføjes højenergi-lithium-batterier.

"Du har brug for højtemperaturdrift i områder, hvor den omgivende temperatur kan nå de trecifrede cifre, og vejene bliver endnu varmere," sagde seniorforfatter professor Zheng Chen fra University of California-San Diego.

”I elektriske køretøjer er batteripakkerne typisk under gulvet tæt på disse varme veje.Batterier varmes også op blot fra at have en strømgennemløb under drift.

"Hvis batterierne ikke kan tåle denne opvarmning ved høj temperatur, vil deres ydeevne hurtigt forringes."

I et papir offentliggjort mandag i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences beskriver forskerne, hvordan batterierne i test holdt 87,5 procent og 115,9 procent af deres energikapacitet ved -40 Celsius (-104 Fahrenheit) og 50 Celsius (122 Fahrenheit) ) henholdsvis.

De havde også høj Coulombic-effektivitet på henholdsvis 98,2 procent og 98,7 procent, hvilket betyder, at batterierne kan gennemgå flere opladningscyklusser, før de holder op med at fungere.

Dette skyldes en elektrolyt, der er lavet af lithiumsalt og dibutylether, en farveløs væske, der bruges i nogle fremstillingsvirksomheder, såsom lægemidler og pesticider.

Dibutylether hjælper, fordi dens molekyler ikke nemt spiller bold med lithium-ioner, mens batteriet kører, og forbedrer dets ydeevne i minusgrader.

Plus, dibutylether kan nemt modstå varmen ved dets kogepunkt på 141 Celsius (285,8 Fahrenheit), hvilket betyder, at den forbliver flydende ved høje temperaturer.

Det, der gør denne elektrolyt så speciel, er, at den kan udnyttes med et lithium-svovl batteri, som er genopladeligt og har en anode lavet af lithium og en katode lavet af svovl.

Anoder og katoder er de dele af batteriet, som den elektriske strøm passerer igennem.

Lithium-svovl-batterier er et væsentligt næste skridt i EV-batterier, fordi de kan lagre op til to gange mere energi pr. kilogram end nuværende lithium-ion-batterier.

Dette kunne fordoble rækkevidden af ​​elbiler uden at øge vægten afbatteripakke samtidig med at omkostningerne holdes nede.

Svovl er også mere rigeligt og forårsager mindre miljø- og menneskelig lidelse for kilden end kobolt, som bruges i traditionelle lithium-ion-batterikatoder.

Typisk er der et problem med lithium-svovl-batterier - svovlkatoder er så reaktive, at de opløses, når batteriet kører, og det bliver værre ved højere temperaturer.

Og lithiummetalanoder kan danne nålelignende strukturer kaldet dendritter, der kan gennembore dele af batteriet, fordi det kortslutter.

Som et resultat holder disse batterier kun op til snesevis af cyklusser.

Dibutyletherelektrolytten udviklet af UC-San Diego-teamet løser disse problemer, selv ved ekstreme temperaturer.

Batterierne, de testede, havde meget længere levetid end et typisk lithium-svovlbatteri.

"Hvis du vil have et batteri med høj energitæthed, skal du typisk bruge meget barsk, kompliceret kemi," sagde Chen.

"Høj energi betyder, at der sker flere reaktioner, hvilket betyder mindre stabilitet, mere nedbrydning.

"At lave et højenergibatteri, der er stabilt, er en vanskelig opgave i sig selv - at prøve at gøre dette gennem et bredt temperaturområde er endnu mere udfordrende.

"Vores elektrolyt hjælper med at forbedre både katodesiden og anodesiden, samtidig med at den giver høj ledningsevne og grænsefladestabilitet."

Holdet konstruerede også svovlkatoden til at være mere stabil ved at pode den til en polymer.Dette forhindrer mere svovl i at opløses i elektrolytten.

De næste trin omfatter opskalering af batterikemien, så den fungerer ved endnu højere temperaturer og forlænger cyklussens levetid yderligere.