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Elettrodi speciali per il funzionamento a batteria con tempo freddo

26.06.2022

È noto che le temperature al di sotto del punto di congelamento dell'acqua hanno un effetto molto dannoso sui parametri di base delle batterie agli ioni di litio. Nel contesto delle auto elettriche e di altri veicoli, ciò significa distanze di viaggio più brevi, tempi di ricarica più lunghi, problemi con i sistemi di frenata rigenerativa e altro ancora. Pertanto, ingegneri e scienziati coinvolti nello sviluppo di nuove batterie prestano grande attenzione non solo ad aumentare la loro capacità, ma anche a garantire un funzionamento ininterrotto a temperature estreme.

Alcune case automobilistiche, in particolare Ford, equipaggiano le batterie delle loro auto con sensori di temperatura e riscaldatori che mantengono la temperatura della batteria entro limiti accettabili. Allo stesso tempo, parte dell'energia della batteria viene spesa per riscaldarle, il che riduce l'autonomia di un'auto elettrica. Altri produttori di batterie utilizzano elettroliti speciali che possono funzionare a temperature inferiori allo zero.

Nella stessa area c'è un gruppo che comprende scienziati di diverse istituzioni scientifiche cinesi. Hanno condotto una ricerca, i cui risultati hanno mostrato che uno dei componenti vulnerabili della batteria, responsabile della perdita di capacità quando la temperatura scende, è l'anodo, uno dei due elettrodi della batteria. Di norma, gli anodi sono realizzati in grafite, che ha una superficie piatta e liscia. Così gli scienziati cinesi hanno iniziato a sperimentare varie alternative e alla fine hanno trovato una soluzione molto promettente.

Gli scienziati hanno preso il materiale composito ZIF-67 (struttura di imidazolato di zeolite contenente cobalto) e l'hanno riscaldato a una temperatura elevata, determinando la formazione di nanosfere di carbonio a 12 lati. Queste minuscole strutture hanno una superficie molto sviluppata, inoltre hanno un'eccellente conduttività elettrica. Premendo il materiale risultante, i ricercatori hanno realizzato un anodo a forma di moneta per una batteria con un catodo metallico al litio.

Gli esperimenti condotti hanno dimostrato che la batteria creata fornisce caratteristiche stabili durante la carica e la scarica nell'intervallo di temperatura da 25 a -20 gradi Celsius. A temperature inferiori allo zero, la capacità della batteria scende ancora, ma solo leggermente, all'85,9 per cento della sua capacità originale, che non è paragonabile a quella delle tradizionali batterie agli ioni di litio. E anche a una temperatura di -35 gradi Celsius, la batteria con il nuovo anodo è stata in grado di caricarsi e cederla quasi completamente durante il processo di scarica.

Gli scienziati ritengono che l'implementazione dei risultati del loro lavoro possa espandere significativamente la funzionalità delle batterie agli ioni di litio in condizioni ambientali estreme. E non solo le auto elettriche, ma anche i droni per vari scopi, i veicoli spaziali e molto altro possono trarne vantaggio.

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

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