Kinijos mokslininkų komanda sukūrė naujo tipo skystojo–kietojo būvio ličio bateriją, kuri geba stabiliai tiekti energiją esant temperatūroms, kurios paprastai paralyžiuoja įprastas ličio jonų baterijas. Laboratorinių bandymų metu ši baterija išsaugojo daugiau kaip 85 % savo talpos po aštuonių valandų esant –29 °F (apie –34 °C) temperatūrai – tokiame intervale įprasti akumuliatoriai paprastai praranda didžiąją dalį našumo.
Projektą įgyvendino Kinijos mokslų akademijai priklausančio Daliano chemijos fizikos instituto mokslininkai. Jų sukurta baterija yra skystojo–kietojo būvio ličio akumuliatorius, skirtas veikti itin atšiauriomis, žiemą primenančiomis sąlygomis.
Baterijos architektūra padeda išvengti žiemos metu pasitaikančių paleidimo gedimų
Naujos kartos baterijos konstrukcija apjungia specialiai suformuluotus žemai temperatūrai atsparius elektrolitus, skystojo–kietojo būvio funkcinį separatorį ir dirbtiniu intelektu valdomą energijos valdymo sistemą. Ši sistema optimizuoja jonų pernašą ir energijos atidavimą esant stipriam šalčiui.
Toks derinys leidžia baterijai išlikti stabilioms elektrocheminėms sąlygoms, efektyviai naudoti energiją ir greitai reaguoti net labai žemoje temperatūroje. Integravus visus šiuos elementus į vieningą sistemą, energijos išėjimas išlieka stabilus net „giluminio šalčio“ sąlygomis. Taip pašalinamas staigus talpos kritimas ir paleidimo sutrikimai, kurie dažnai pasireiškia įprastoms ličio jonų baterijoms nukritus žemiau –4 °F (apie –20 °C) temperatūrai.
Projekto vadovas Zhang Meng pabrėžia, kad skystojo–kietojo būvio architektūra padeda palaikyti elektrocheminį aktyvumą temperatūrai krentant, kartu mažindama visiško energijos praradimo riziką esant ekstremaliam šalčiui.
Šis sprendimas leidžia baterijai išlikti jautriai ir patikimai veikiančiai aplinkose, kuriose standartinės celės taptų vangios ar apskritai neveiksnios. Technologija jau praktiškai išbandyta dronuose, naudojamuose apžiūrai, logistikai ir ekstremaliosioms ryšio situacijoms, taip pat robotuose, skirtuose darbui dideliame aukštyje ar šaltuoju metų laiku.
Mokslininkų komanda taip pat pabrėžia sistemos „plug-and-play“ (įjunk ir naudok) suderinamumą. Tai reiškia, kad bateriją galima integruoti į esamas sistemas nereikalaujant papildomos šiluminės izoliacijos ar sudėtingos šildymo įrangos.
Pusiau kietojo būvio baterijos žada patikimus elektromobilius žemiau –4 °F
Be pramoninių įrenginių, ši skystojo–kietojo būvio baterijų architektūra turi akivaizdžią reikšmę elektromobiliams, eksploatuojamiems šalto klimato zonose. Įprasti elektromobilių akumuliatorių blokai, nukritus temperatūrai žemiau –4 °F, gali netekti 50–80 % savo naudingojo talpumo. Dėl to smarkiai sumažėja rida ir pablogėja patikimumas būtent tada, kai energijos poreikis yra didžiausias.
Naujoji konstrukcija, išsauganti jonų judrumą ir elektrinį stabilumą esant šalčiui, atveria kelią elektromobiliams, kurie išlieka praktiški ir prognozuojami visą žiemą, net regionuose, kur ekstremalus šaltis yra kasdienybė. Patikimai veikdama –29 °F temperatūroje, baterija rodo kryptį, kaip žymiai pagerinti elektromobilių eksploatacines savybes aukštų platumų ir šalto klimato rinkose, jei tik pavyks išplėsti technologiją iki daugiašimčių kilovatvalandžių akumuliatorių blokų ir suderinti ją su esamomis transporto priemonių šiluminio valdymo sistemomis.
Ši technologija laikoma reikšmingu žingsniu į priekį šalto klimato energijos kaupimo srityje ir pabrėžia augantį Kinijos potencialą šiame sektoriuje. Vis dėlto, norint ją pritaikyti didelės talpos elektromobilių akumuliatoriams, dar teks atlikti išsamius patikimumo tyrimus, saugos sertifikavimą ir integraciją į esamas platformas.
Be automobilių, ta pati architektūra gali būti naudojama 3C elektronikoje (kompiuteriams, komunikacijų ir vartotojų įrenginiams), logistikos dronuose ir įvairioje lauko įrangoje. Tai dar labiau sustiprintų Kinijos pozicijas, plėtojant baterijų sistemas, gebančias patikimai veikti itin atšiauriomis aplinkos sąlygomis.
