Chinezii au creat o baterie de litiu care funcționează la -70°C și stochează de două ori mai multă energie. Secretul din spatele tehnologiei
Adaugă-ne ca sursă preferată în Google
Urmărește Libertatea in Google Discover
Cercetătorii de la Universitatea din Nankai au prezentat o baterie de litiu care funcționează chiar și la −70 °C și stochează de două ori mai multă energie decât modelele actuale.
Cuprins:
Secretul: un electrolit care „rupe” o formulă de un secol în chimie. Descoperirea este spectaculoasă, dar încă departe de a fi aplicată în mașinile noastre, relatează Les Numeriques.
Orice șofer de mașină electrică cunoaște neplăcerea pe care o aduce iarna. Într-o dimineață geroasă, autonomia afișată scade cu 20, uneori chiar cu 40 %, iar încărcarea durează o veșnicie. Nu este vorba de un defect de fabricație, ci de o limită fizică pe care o consideram aproape de netrecut: frigul paralizează reacțiile chimice interne ale bateriilor. Tocmai această barieră, la fel de veche ca bateria însăși, o echipă chineză susține că a reușit să o depășească.
De ce frigul distruge bateriile
Pentru a înțelege această realizare, trebuie să observăm ce se întâmplă în interiorul unei baterii atunci când temperatura scade.
„Inima” sistemului este electrolitul, acel lichid prin care ionii de litiu circulă de la un capăt la altul al celulei la fiecare încărcare și descărcare.
În toate bateriile actuale, acest lichid se bazează pe solvenți pe bază de oxigen, o alegere moștenită din primele zile ale chimiei bateriilor. Problema este că acești solvenți se leagă prea puternic de ionul de litiu. Pentru a circula, ionul trebuie să se elibereze în mod constant din această strânsoare. Or, această operațiune necesită energie.
La temperaturi foarte scăzute, această energie lipsește, ionul se detașează cu greu, curentul încetinește și performanțele se prăbușesc. Echipa de la Nankai a avut o idee radicală: înlocuirea oxigenului cu fluor.
Miza fluorului, o schimbare radicală
Prin înlocuirea solvenților oxigenați cu o moleculă fluorurată, 1,3-difluoropropanul, cercetătorii au slăbit în mod intenționat legătura dintre solvent și litiu. Ionul, mai puțin reținut, se eliberează mult mai ușor, chiar și la temperaturi extrem de scăzute. Este o răsturnare de logică: acolo unde chimia clasică căuta legături solide, această abordare mizează pe o legătură deliberat slabă pentru a fluidiza circulația.
Rezultatele obținute în laborator sunt impresionante. Bateria atinge 707 wați-oră pe kilogram la temperatura camerei, adică mai mult decât dublul celor mai bune baterii litiu-ion disponibile pe piață, care se situează în jur de 250-300.
Mai ales, aceasta păstrează aproximativ 400 wați-oră pe kilogram la −50 °C și continuă să funcționeze până la −70 °C, o temperatură pe care nicio baterie convențională nu o suportă.
La un astfel de nivel de frig, aceasta furnizează în continuare cea mai mare parte a curentului cu o eficiență de 98 %. Pe hârtie, aceasta reprezintă sfârșitul dublului blestem al bateriilor: până acum trebuia să se aleagă între densitatea energetică și rezistența la frig, iar acest sistem promite ambele.
De la realizarea științifică la drumurile publice, un drum lung
Alte provocări rămân însă nerezolvate. Solventul fluorurat este volatil, se evaporă încă de la 48 °C, ceea ce ridică probleme de siguranță și stabilitate pe timp cald, o ironie a sorții pentru o tehnologie de răcire. Cercetătorii lucrează deja la molecule mai grele pentru a remedia această problemă.
La acestea se adaugă riscul formării unor filamente de litiu care pot provoca un scurtcircuit pe termen lung, precum și un cost de fabricație mai ridicat decât în cazul electrolitilor clasici.
Prin urmare, această baterie nu va funcționa mâine. Însă, prin „ruperea” unei formula vechi de un secol, ea deschide o cale prețioasă, în primul rând pentru industria aerospațială, drone sau misiunile polare, acolo unde frigul extrem este la ordinea zilei. Revoluția nu va avea loc imediat, dar progresul științific este unul real.
Pași mari în inovație
Cercetătorii de la Academia Chineză de Științe au dezvoltat o baterie cu litiu-metal solid state, care a atins o densitate energetică de 451,5 Wh/kg, menținând în același timp un ciclu stabil în condiții de încărcare ultra-rapidă, scrie CarNewsChina.com.
Bateriile pentru mașinile electrice continuă să fie un subiect intens de cercetare, mai ales din cauza limitărilor actuale legate de autonomie și greutate. Noile tehnologii anunțate de CATL ar putea schimba însă complet modul în care sunt privite vehiculele electrice. Noile cercetări vizează baterii mult mai eficiente, iar printre ele se află tehnologia litiu-aer.
CATL consideră această tehnologie o strategie pe termen lung, iar conceptul se bazează pe utilizarea litiului metalic ca anod și a oxigenului din aer ca reactant catodic.
