Նոր տեսակմարտկոց էլեկտրական մեքենաների համարկարող են ավելի երկար գոյատևել ծայրահեղ շոգ և ցուրտ ջերմաստիճաններում, ըստ վերջին ուսումնասիրության։

Գիտնականները նշում են, որ մարտկոցները թույլ կտան էլեկտրական մեքենաներին մեկ լիցքավորմամբ ավելի հեռու գնալ ցուրտ ջերմաստիճաններում, և դրանք ավելի քիչ հակված կլինեն գերտաքացմանը տաք կլիմայական պայմաններում։

Սա կհանգեցնի էլեկտրական մեքենաների վարորդների համար ավելի քիչ հաճախական լիցքավորման, ինչպես նաև կտամարտկոցներավելի երկար կյանք։

Ամերիկյան հետազոտական ​​​​խումբը ստեղծել է նոր նյութ, որը քիմիապես ավելի դիմացկուն է ծայրահեղ ջերմաստիճանների և բարձր էներգիայի լիթիումային մարտկոցներին ավելացվողի նկատմամբ։

«Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում աշխատանքն անհրաժեշտ է այն տարածքներում, որտեղ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը կարող է հասնել եռանիշ թվերի, իսկ ճանապարհներն ավելի տաքանում են», - ասել է Կալիֆոռնիայի Սան Դիեգոյի համալսարանի ավագ հեղինակ, պրոֆեսոր Չժեն Չենը։

«Էլեկտրական մեքենաներում մարտկոցները սովորաբար գտնվում են հատակի տակ՝ այս շոգ ճանապարհների մոտ։ Բացի այդ, մարտկոցները տաքանում են պարզապես շահագործման ընթացքում հոսանքի հոսքից։»

«Եթե մարտկոցները չկարողանան դիմանալ այս տաքացմանը բարձր ջերմաստիճանում, դրանց աշխատանքը արագորեն կվատանա»։

Երկուշաբթի օրը «Proceedings of the National Academy of Sciences» ամսագրում հրապարակված հոդվածում հետազոտողները նկարագրում են, թե ինչպես են փորձարկումների ժամանակ մարտկոցները պահպանել իրենց էներգետիկ հզորության 87.5 տոկոսը և 115.9 տոկոսը համապատասխանաբար -40 Ցելսիուսի (-104 Ֆարենհայտ) և 50 Ցելսիուսի (122 Ֆարենհայտ) ջերմաստիճաններում։

Դրանք նաև ունեին բարձր կուլոնյան արդյունավետություն՝ համապատասխանաբար 98.2 տոկոս և 98.7 տոկոս, ինչը նշանակում է, որ մարտկոցները կարող են ավելի շատ լիցքավորման ցիկլեր անցնել, նախքան աշխատանքը դադարելը։

Սա պայմանավորված է էլեկտրոլիտով, որը պատրաստված է լիթիումի աղից և դիբուտիլ եթերից՝ անգույն հեղուկից, որն օգտագործվում է որոշ արտադրություններում, ինչպիսիք են դեղագործական և թունաքիմիկատների արտադրությունը։

Դիբուտիլ եթերն օգնում է, քանի որ դրա մոլեկուլները հեշտությամբ չեն փոխազդում լիթիումի իոնների հետ մարտկոցի աշխատանքի ընթացքում, և բարելավում է դրա աշխատանքը զրոյից ցածր ջերմաստիճաններում։

Բացի այդ, դիբուտիլ եթերը հեշտությամբ կարող է դիմանալ 141 Ցելսիուս (285.8 Ֆարենհայտ) եռման ջերմաստիճանին, ինչը նշանակում է, որ այն մնում է հեղուկ բարձր ջերմաստիճաններում։

Այս էլեկտրոլիտն այդքան յուրահատուկ է դարձնում այն, որ այն կարող է օգտագործվել լիթիում-ծծմբային մարտկոցի հետ, որը լիցքավորվող է և ունի լիթիումից պատրաստված անոդ և ծծմբից պատրաստված կաթոդ։

Անոդներն ու կաթոդները մարտկոցի այն մասերն են, որոնց միջով անցնում է էլեկտրական հոսանքը։

Լիթիում-ծծմբային մարտկոցները էլեկտրական մեքենաների մարտկոցների ոլորտում կարևոր հաջորդ քայլն են, քանի որ դրանք կարող են մեկ կիլոգրամի համար մինչև երկու անգամ ավելի շատ էներգիա կուտակել, քան ներկայիս լիթիում-իոնային մարտկոցները։

Սա կարող է կրկնապատկել էլեկտրական մեքենաների շարժունակությունը՝ առանց քաշը մեծացնելու։մարտկոցփաթեթավորեք՝ միաժամանակ ծախսերը նվազեցնելով։

Ծծումբը նաև ավելի առատ է և ավելի քիչ բնապահպանական և մարդկային տառապանք է պատճառում աղբյուրին, քան կոբալտը, որն օգտագործվում է ավանդական լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդներում։

Սովորաբար, լիթիում-ծծմբային մարտկոցներն ունեն մեկ խնդիր. ծծմբային կաթոդները այնքան ռեակտիվ են, որ լուծվում են, երբ մարտկոցը աշխատում է, և դա վատթարանում է բարձր ջերմաստիճաններում։

Եվ լիթիում-մետաղական անոդները կարող են առաջացնել ասեղանման կառուցվածքներ, որոնք կոչվում են դենդրիտներ, և որոնք կարող են ծակել մարտկոցի որոշ մասեր, քանի որ դրանք կարող են կարճ միացում առաջացնել։

Արդյունքում, այս մարտկոցները ծառայում են ընդամենը մինչև տասնյակ ցիկլեր։

Կալիֆոռնիայի Սան Դիեգոյի համալսարանի թիմի կողմից մշակված դիբուտիլ եթերային էլեկտրոլիտը լուծում է այս խնդիրները, նույնիսկ ծայրահեղ ջերմաստիճաններում։

Նրանց փորձարկած մարտկոցներն ունեին շատ ավելի երկար կյանքի ցիկլ, քան սովորական լիթիում-ծծմբային մարտկոցը։

«Եթե ​​ցանկանում եք բարձր էներգիայի խտությամբ մարտկոց, սովորաբար պետք է օգտագործեք շատ կոշտ, բարդ քիմիա», - ասաց Չենը։

«Բարձր էներգիան նշանակում է, որ ավելի շատ ռեակցիաներ են տեղի ունենում, ինչը նշանակում է ավելի քիչ կայունություն, ավելի շատ քայքայում։»

«Բարձր էներգիայի կայուն մարտկոց պատրաստելն ինքնին դժվար խնդիր է. լայն ջերմաստիճանային միջակայքում դա անել փորձելն էլ ավելի մարտահրավեր է»։

«Մեր էլեկտրոլիտը նպաստում է ինչպես կաթոդային, այնպես էլ անոդային կողմի բարելավմանը՝ միաժամանակ ապահովելով բարձր հաղորդունակություն և միջերեսային կայունություն»։

Թիմը նաև նախագծել է ծծմբի կաթոդն ավելի կայուն դարձնելու համար՝ այն պատվաստելով պոլիմերին։ Սա կանխում է էլեկտրոլիտի մեջ ծծմբի ավելի մեծ ներթափանցումը։

Հաջորդ քայլերը ներառում են մարտկոցի քիմիայի մասշտաբավորումը, որպեսզի այն աշխատի ավելի բարձր ջերմաստիճաններում և ավելի երկարացնի ցիկլի կյանքը։