Već smo vam u nekoliko navrata govorili o štetnosti koje niske zimske temperature imaju na baterije električnih automobila. Litij-ionske baterije, koje se najviše koriste u automobilskoj industriji, gube autonomiju zimi jer im se tekući elektrolit počinje smrzavati na temperaturama ispod nule.
Ovo je važno jer je elektrolit komponenta baterije koja je odgovorna za prijenos elektrona s jedne elektrode na drugu, čime se potiče punjenje i pražnjenje energije u bateriji, ali s niskim temperaturama elektrolit se smrzava i gubi sposobnost prijenosa litijevih iona do anode.
Razlog je taj što su litijevi ioni jako vezani za skupine otapala, zahtijevajući puno više energije da prodru kroz međufazni sloj stvoren na anodi. Kako bi riješili ovaj problem, tim znanstvenika iz američkog Ministarstva energetike Lawrence Berkeley i Argonne National Laboratories razvili su elektrolit koji sadrži fluor koji dobro radi čak i na temperaturama ispod ništice.
"Naš tim ne samo da je pronašao elektrolit protiv smrzavanja čije performanse punjenja ne padaju na -20 stupnjeva, već smo također otkrili, na atomskoj razini, što ga čini tako učinkovitim," objašnjava Zhengcheng Zhang, viši kemičar i voditelj grupe u Argonneovom odjelu za kemijske znanosti i inženjerstvo.
"Stoga je naše istraživanje pokazalo kako prilagoditi atomsku strukturu elektrolitskih otapala za dizajn novih elektrolita za temperature ispod ništice", dodaje. Osim toga, ovaj novi elektrolit ‘antifriz‘ može se koristiti ne samo u električnim automobilima, već i za pohranu energije u električnim mrežama i za potrošačku elektroniku.
Laboratorijski testovi su otkrili da je fluorirani elektrolit sa svojstvima protiv smrzavanja sposoban zadržati stabilan kapacitet pohrane energije za 400 ciklusa punjenja i pražnjenja na -20ºC. Njegov kapacitet na ovoj temperaturi zapravo je bio ekvivalentan kapacitetu konvencionalnog elektrolita na sobnoj temperaturi.
Nadalje, Zhang ističe da je fluorirani elektrolit puno sigurniji od elektrolita na bazi karbonata koji se trenutno koriste, budući da se ne zapaljuje. "Patentiramo naš sigurniji niskotemperaturni elektrolit i sada tražimo industrijskog partnera koji bi ga prilagodio jednom od njihovih dizajna za litij-ionske baterije", zaključuje Zhang.