Δουλεύοντας σε θερμοκρασίες που κανονικά θα ακρωτηρίαζαν τα κύτταρα ιόντων λιθίου, μια ομάδα Κινέζων ερευνητών κατασκεύασε μια νέα μπαταρία λιθίου υγρής-στερεής κατάστασης που συνεχίζει να παρέχει ισχύ σε συνθήκες βαθιάς κατάψυξης.
Οι δοκιμές της νέας μπαταρίας
Σε εργαστηριακές δοκιμές, το στοιχείο διατήρησε περισσότερο από το 85% της χρησιμοποιήσιμης χωρητικότητάς του μετά από οκτώ ώρες στους -29°F, ένα εύρος όπου οι συμβατικές μπαταρίες συνήθως υφίστανται δραματικές απώλειες απόδοσης. Το έργο καθοδηγήθηκε από επιστήμονες στο Dalian Institute of Chemical Physics υπό την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών.
Η αρχιτεκτονική της μπαταρίας συνδυάζει ειδικά διαμορφωμένους ηλεκτρολύτες χαμηλής θερμοκρασίας με έναν λειτουργικό διαχωριστή υγρού-στερεού και ένα σύστημα διαχείρισης ενέργειας που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη που βελτιστοποιεί τη μεταφορά ιόντων και την παροχή ενέργειας σε εξαιρετικά κρύο. Μαζί, αυτά τα στοιχεία επιτρέπουν στην μπαταρία να παραμένει σταθερή, αποδοτική και ηλεκτρική απόκριση ακόμη και σε σκληρά, χειμωνιάτικα περιβάλλοντα.
Η αρχιτεκτονική της μπαταρίας αποτρέπει τις αστοχίες εκκίνησης το χειμώνα
Με την ενσωμάτωση αυτών των στοιχείων σε ένα ενιαίο σύστημα, ο νέος σχεδιασμός της μπαταρίας διατηρεί σταθερή την παραγωγή ενέργειας ακόμη και σε συνθήκες βαθιάς κατάψυξης, εξαλείφοντας τις απότομες μειώσεις χωρητικότητας και τις αστοχίες εκκίνησης που μαστίζουν τα συμβατικά πακέτα ιόντων λιθίου κάτω από τους -4°F. Ο επικεφαλής του έργου Zhang Meng είπε ότι η αρχιτεκτονική υγρού-στερεού βοηθά στη διατήρηση της ηλεκτροχημικής δραστηριότητας όταν πέφτουν οι θερμοκρασίες, ενώ επίσης μειώνει τον κίνδυνο πλήρους απώλειας ισχύος σε υπερβολικό κρύο.
Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει στην μπαταρία να αποκρίνεται και να είναι αξιόπιστη σε περιβάλλοντα που κανονικά θα καθιστούσαν τις τυπικές κυψέλες υποτονικές ή άχρηστες, αναφέρει το CarNewsChina. Στοχεύοντας τη χρήση του πραγματικού κόσμου σε σκληρά κλίματα, η τεχνολογία έχει ήδη αποδειχθεί σε drones για επιθεώρηση, υλικοτεχνική υποστήριξη και επικοινωνίες έκτακτης ανάγκης, καθώς και σε ρομπότ που έχουν σχεδιαστεί να λειτουργούν σε μεγάλα υψόμετρα ή κατά τις ψυχρές εποχές.
Η ερευνητική ομάδα τονίζει επίσης τη συμβατότητα plug-and-play, επιτρέποντας στην μπαταρία να αναπτυχθεί σε υπάρχοντα συστήματα χωρίς να απαιτείται επιπλέον θερμομόνωση ή πολύπλοκο υλικό θέρμανσης.
Οι ημι-στερεές μπαταρίες υπόσχονται αξιόπιστα EV κάτω από -4°F
Πέρα από τα βιομηχανικά μηχανήματα, η αρχιτεκτονική της μπαταρίας υγρού-στερεού έχει σαφείς επιπτώσεις για τα ηλεκτρικά οχήματα που λειτουργούν σε ψυχρά κλίματα. Τα τυπικά πακέτα μπαταριών EV μπορούν να χάσουν το 50% έως το 80% της χρησιμοποιήσιμης χωρητικότητάς τους σε θερμοκρασίες κάτω των -4°F, μειώνοντας απότομα την αυτονομία οδήγησης και υπονομεύοντας την αξιοπιστία ακριβώς όταν η ζήτηση ενέργειας είναι υψηλότερη.
Διατηρώντας την κινητικότητα των ιόντων και την ηλεκτρική σταθερότητα σε συνθήκες κατάψυξης, ο νέος σχεδιασμός προσφέρει μια πιθανή διαδρομή προς τα EV που παραμένουν πρακτικά και προβλέψιμα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, ακόμη και σε περιοχές όπου το υπερβολικό κρύο είναι μέρος της καθημερινής ζωής. Λειτουργώντας αξιόπιστα στους –29°F, η σχεδίαση της μπαταρίας δείχνει έναν τρόπο για να προσφέρει πολύ καλύτερη απόδοση EV σε αγορές υψηλού γεωγραφικού πλάτους και κρύου καιρού, υπό την προϋπόθεση ότι μπορεί να κλιμακωθεί και να ενσωματωθεί με υπάρχοντα συστήματα θερμικής διαχείρισης οχημάτων.
Ένα βήμα μπροστά για την αποθήκευση ενέργειας
Τοποθετημένη ως ένα αξιοσημείωτο βήμα προς τα εμπρός για την αποθήκευση ενέργειας σε κρύο καιρό, η τεχνολογία υπογραμμίζει την αυξανόμενη δυναμική της Κίνας σε αυτόν τον τομέα. Η κλιμάκωσή του στα πακέτα μπαταριών πολλών εκατοντάδων κιλοβατώρων που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά οχήματα θα εξακολουθεί να απαιτεί εκτενή επικύρωση, πιστοποίηση ασφάλειας και ενσωμάτωση σε υπάρχουσες πλατφόρμες.
Επιπλέον, πέρα από τα αυτοκίνητα, η ίδια αρχιτεκτονική θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε ηλεκτρονικά 3C, drones logistics και ανθεκτικό εξοπλισμό εξωτερικού χώρου, ενισχύοντας περαιτέρω τον ρόλο της Κίνας στην προώθηση συστημάτων μπαταριών που μπορούν να λειτουργήσουν αξιόπιστα σε ακραία περιβάλλοντα.
www.worldenergynews.gr
