En ny type afbatteri til elbilerkan overleve længere i ekstremt varme og kolde temperaturer, ifølge en nylig undersøgelse.

Forskere siger, at batterierne vil give elbiler mulighed for at køre længere på en enkelt opladning i kolde temperaturer – og de vil være mindre tilbøjelige til at overophede i varmt klima.

Dette ville resultere i mindre hyppig opladning for elbilister samt givebatterieret længere liv.

Det amerikanske forskerhold har skabt et nyt stof, der er kemisk mere modstandsdygtigt over for ekstreme temperaturer og tilsætning til højenergi-lithiumbatterier.

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

"I elbiler er batteripakkerne typisk placeret under gulvet, tæt på disse varme veje. Batterier varmes også op blot ved at have en strømgennemstrømning under drift."

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

I en artikel 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 henholdsvis -40 Celsius (-104 Fahrenheit) og 50 Celsius (122 Fahrenheit).

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

Dette skyldes en elektrolyt, der er lavet af lithiumsalt og dibutylether, en farveløs væske, der anvendes i visse produktionsprocesser, f.eks. i lægemidler og pesticider.

Dibutylether hjælper, fordi dets molekyler ikke let spiller sammen med lithiumioner, når batteriet kører, og forbedrer dets ydeevne i temperaturer under frysepunktet.

Derudover kan dibutylether nemt tåle varmen ved sit 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 bruges med et lithium-svovlbatteri, som er genopladeligt og har en anode lavet af lithium og en katode lavet af svovl.

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

Lithium-svovlbatterier er et vigtigt næste skridt inden for elbilsbatterier, fordi de kan lagre op til dobbelt så meget energi pr. kilogram end nuværende lithium-ion-batterier.

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

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

Der er typisk et problem med lithium-svovlbatterier – svovlkatoder er så reaktive, at de opløses, når batteriet kører, og dette forværres ved højere temperaturer.

Og lithiummetalanoder kan danne nålelignende strukturer kaldet dendritter, der kan gennembore dele af batteriet og kortslutte.

Som følge heraf holder disse batterier kun op til snesevis af cyklusser.

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

De batterier, de testede, havde en meget længere levetid end et typisk lithium-svovlbatteri.

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

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

"At lave et højenergibatteri, der er stabilt, er i sig selv en vanskelig opgave – at forsøge at gøre dette over 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 skridt inkluderer at opskalere batteriets kemi, så det kan fungere ved endnu højere temperaturer og yderligere forlænge levetiden.