Die Forscher der University of California (UC) San Diego in den USA entwickelten einen Elektrolyten, der nicht nur vielseitig und robust über einen weiten Temperaturbereich ist, sondern auch mit einer Hochenergieanode und -kathode kompatibel ist. Die Anode ist die Elektrode, in die Elektrizität eindringt. Die Kathode ist die Elektrode, an der Strom abfließt. „Sie benötigen Hochtemperaturbetrieb in Bereichen, in denen die Umgebungstemperatur den dreistelligen Bereich erreichen kann und die Straßen noch heißer werden. In Elektrofahrzeugen befinden sich die Batteriepakete normalerweise unter dem Boden, in der Nähe dieser heißen Straßen“, sagte er Zheng ChenProfessor an der UC San Diego und leitender Autor der Studie. „Außerdem erwärmen sich Akkus allein dadurch, dass während des Betriebs ein Strom durch sie fließt. Wenn die Akkus diese Erwärmung bei hoher Temperatur nicht vertragen, lässt ihre Leistung schnell nach.“ Chen sagte. In Tests behielten die Batterien 87,5 Prozent und 115,9 Prozent ihrer Energiekapazität bei minus 40 bzw. 50 Grad Celsius. Außerdem hatten sie bei diesen Temperaturen einen hohen Coulomb-Wirkungsgrad von 98,2 Prozent bzw. 98,7 Prozent, was bedeutet, dass die Batterien mehr Lade- und Entladezyklen durchlaufen können, bevor sie nicht mehr funktionieren. Die Batterien sind dank ihres Elektrolyts, der aus einer flüssigen Lösung von Dibutylether gemischt mit einem Lithiumsalz besteht, sowohl kälte- als auch hitzebeständig. Eine Besonderheit von Dibutylether ist, dass seine Moleküle schwach an Lithium-Ionen binden. Mit anderen Worten, die Elektrolytmoleküle können während des Betriebs leicht Lithium-Ionen abgeben. Die Forscher entdeckten, dass diese schwache molekulare Wechselwirkung, die sie in einer früheren Studie entdeckt hatten, die Batterieleistung bei Minusgraden verbessert. Die Forscher sagten, dass Dibutylether die Hitze leicht aufnehmen kann, da es bei hohen Temperaturen flüssig bleibt. Das Besondere an diesem Elektrolyten ist auch, dass er mit einer Lithium-Schwefel-Batterie kompatibel ist, also einer Art wiederaufladbarer Batterie, die eine Anode aus Lithiummetall und eine Kathode aus Schwefel hat. Lithium-Schwefel-Batterien sind den Forschern zufolge ein wesentlicher Bestandteil von Batterietechnologien der nächsten Generation, da sie höhere Energiedichten und niedrigere Kosten versprechen. Sie können bis zu zweimal mehr Energie pro Kilogramm speichern als heutige Lithium-Ionen-Batterien – was die Reichweite von Elektrofahrzeugen verdoppeln könnte, ohne das Gewicht des Batteriepakets zu erhöhen. Die Forscher fügten hinzu, dass Schwefel auch häufiger vorkommt und weniger problematisch zu beschaffen ist als das Kobalt, das in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batteriekathoden verwendet wird.
Forscher entwickeln neue Lithium-Ionen-Batterien, die sowohl bei Hitze als auch bei Kälte gut funktionieren
Forscher haben neue entwickelt Lithium-Ionen-Akkus, die gut funktionieren sowohl bei eisiger Kälte als auch bei sengenden Temperaturen und dabei jede Menge Energie. Das Batterienbeschrieben in der Zeitschrift PNAS, könnte es Elektrofahrzeugen in kalten Klimazonen ermöglichen, mit einer einzigen Ladung weiter zu fahren. Sie könnten auch den Bedarf an Kühlsystemen reduzieren, um zu verhindern, dass die Batteriepacks der Fahrzeuge in heißen Klimazonen überhitzen.