Ný tegund afrafhlaða fyrir rafbílagetur lifað lengur við mjög heitt og kalt hitastig, samkvæmt nýlegri rannsókn.

Vísindamenn segja að rafhlöðurnar myndu gera rafbílum kleift að ferðast lengra á einni hleðslu í köldu hitastigi - og þær myndu síður verða fyrir ofhitnun í heitu loftslagi.

Þetta myndi leiða til þess að ökumenn rafbíla verða sjaldnar gjaldfærðir ásamt því að gefa þeimrafhlöðurlengra líf.

Bandaríska rannsóknarteymið bjó til nýtt efni sem er efnafræðilega ónæmara fyrir miklum hita og er bætt við háorku litíum rafhlöður.

„Þú þarft háhitarekstur á svæðum þar sem umhverfishiti getur náð þriggja stafa tölu og vegirnir verða enn heitari,“ sagði yfirhöfundur prófessor Zheng Chen við háskólann í Kaliforníu-San Diego.

„Í rafknúnum ökutækjum eru rafhlöðupakkarnir venjulega undir gólfinu, nálægt þessum heitu vegum.Einnig hitna rafhlöður bara frá því að straumur rennur í gegn meðan á notkun stendur.

„Ef rafhlöðurnar þola ekki þessa upphitun við háan hita mun frammistaða þeirra fljótt minnka.“

Í grein sem birt var á mánudag í tímaritinu Proceedings of the National Academy of Sciences lýsa vísindamennirnir því hvernig í prófunum héldu rafhlöðurnar 87,5 prósent og 115,9 prósent af orkugetu sinni við -40 Celsíus (–104 Fahrenheit) og 50 Celsíus (122 Fahrenheit) ) í sömu röð.

Þeir höfðu einnig mikla Coulombic skilvirkni upp á 98,2 prósent og 98,7 prósent í sömu röð, sem þýðir að rafhlöðurnar geta farið í gegnum fleiri hleðslulotur áður en þær hætta að virka.

Þetta er vegna raflausnar sem er gerður úr litíumsalti og díbútýleter, litlausum vökva sem notaður er í sumri framleiðslu eins og lyfjum og varnarefnum.

Díbútýleter hjálpar vegna þess að sameindir hans leika ekki auðveldlega við litíumjónir þar sem rafhlaðan gengur og bætir afköst hennar við hitastig undir núll.

Auk þess þolir díbútýleter auðveldlega hita við suðumark hans 141 Celsíus (285,8 Fahrenheit) þýðir að það helst fljótandi við háan hita.

Það sem gerir þennan raflausn svo sérstakan er að hægt er að nýta hann með litíum-brennisteinsrafhlöðu, sem er endurhlaðanleg og hefur rafskaut úr litíum og bakskaut úr brennisteini.

Skautskaut og bakskaut eru þeir hlutar rafhlöðunnar sem rafstraumurinn fer í gegnum.

Litíum-brennisteinsrafhlöður eru mikilvægt næsta skref í rafhlöðum rafgeyma vegna þess að þær geta geymt allt að tvöfalt meiri orku á hvert kílógramm en núverandi litíumjónarafhlöður.

Þetta gæti tvöfaldað drægni rafbíla án þess að auka þyngd bílsinsrafhlaðapakka á meðan kostnaði er haldið niðri.

Brennisteinn er einnig ríkari og veldur minni umhverfis- og mannlegum þjáningum fyrir upprunann en kóbalt, sem er notað í hefðbundnar litíumjónarafhlöður bakskaut.

Venjulega eru vandamál með litíum-brennisteinsrafhlöður - brennisteinsbakskaut eru svo hvarfgjörn að þau leysast upp þegar rafhlaðan er í gangi og þetta versnar við hærra hitastig.

Og litíum málm rafskaut getur myndað nálar-eins mannvirki sem kallast dendrites sem geta gatað hluta rafhlöðunnar vegna þess að það að skammhlaupa.

Þess vegna endast þessar rafhlöður aðeins í allt að tugi lota.

Díbútýleter raflausnin sem þróað er af UC-San Diego teyminu lagar þessi vandamál, jafnvel við mikla hitastig.

Rafhlöðurnar sem þeir prófuðu voru með mun lengri hjólreiðum en dæmigerð litíum-brennisteins rafhlaða.

„Ef þú vilt rafhlöðu með háum orkuþéttleika þarftu venjulega að nota mjög sterka, flókna efnafræði,“ sagði Chen.

„Mikil orka þýðir að fleiri viðbrögð eiga sér stað, sem þýðir minni stöðugleika, meira niðurbrot.

„Að búa til orkumikla rafhlöðu sem er stöðug er erfitt verkefni sjálft – að reyna að gera þetta á breitt hitastig er enn erfiðara.

"Salta okkar hjálpar til við að bæta bæði bakskautshliðina og rafskautshliðina á sama tíma og það veitir mikla leiðni og stöðugleika viðmóta."

Teymið hannaði einnig brennisteinsbakskautið til að vera stöðugra með því að græða það á fjölliðu.Þetta kemur í veg fyrir að meira brennisteinn leysist upp í raflausnina.

Næstu skref fela í sér að stækka rafhlöðuefnafræðina þannig að hún virki við enn hærra hitastig og muni lengja endingu hringrásarinnar enn frekar.