China vindt oplossing om zwakke punten lithium-batterijen te overwinnen

Drone in testfase. Foto: Dalian Institute of Chemical Physics

Volgens Science Direct heeft de snelle globalisering de vraag naar energie aanzienlijk doen toenemen, wat de zoektocht naar nieuwe energiebronnen heeft bevorderd. Lithiumbatterijen zijn tegenwoordig de meest gebruikte energieopslagtechnologie en worden in veel industrieën gebruikt, van drones tot elektrische voertuigen...

Ondanks hun grote potentieel hebben lithiumbatterijen een ernstig nadeel bij lage temperaturen. Bij gebruik in omgevingen met lage temperaturen worden de prestaties van lithiumbatterijen, zoals capaciteit, uitgangsvermogen en levensduur, aanzienlijk verminderd.

Studies tonen aan dat de batterijcapaciteit in omgevingen met temperaturen onder de -40 graden Celsius met 12% kan afnemen. Opvallend is dat 38% van het Chinese grondgebied gedurende het jaar waarschijnlijk temperaturen onder de -20 graden Celsius zal ervaren, wat veel uitdagingen met zich meebrengt voor lithiumbatterijen.

Op 16 maart meldde het Science and Technology Daily dat een team onderzoekers van het Dalian Institute of Chemical Physics onder leiding van Chen Zhongwei lithiumbatterijen testte in drones die vlogen bij extreem lage temperaturen in Mohe City, provincie Heilongjiang, Noordoost-China.

De geteste drone presteerde betrouwbaar bij extreem lage temperaturen, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor extreme luchtoperaties. Door stabiele prestaties te leveren bij -36 graden Celsius, garandeert de accu een ononderbroken stroomvoorziening, wat het een veelbelovende oplossing maakt voor kritieke toepassingen zoals poolonderzoek, grensbewaking, rampenbestrijding en logistiek.

Tijdens de testvlucht bleef de drone stabiel en voldeed hij aan de uithoudingsvermogensverwachtingen, ondanks het koude weer. De drone voldeed met succes aan een reeks criteria, waaronder snelle opstart, zweven op grote hoogte en complexe routenavigatie. Bovendien behield de accu een stabiele capaciteit, zonder dalingen of onverwacht stroomverlies in de extreem koude omstandigheden.

Om de degradatie van lithiumbatterijen onder extreem koude omstandigheden tegen te gaan, heeft het onderzoeksteam van het Dalian Institute of Chemical Physics het apparaat verbeterd door de elektrolytformule te optimaliseren en het anodemateriaal aan te passen, waardoor het bedrijfstemperatuurbereik van de batterij aanzienlijk is vergroot. Hierdoor kan de nieuwe batterij continu vermogen leveren bij temperaturen van -40 °C tot 50 °C.

Bovendien verbeterden de onderzoekers het bereik van de batterij bij koud weer door gebruik te maken van adaptief thermisch beheer en een ontwerp met lage-temperatuurimpedantie. Hierdoor bedroeg het duurzaamheidsverlies van de batterij bij -40 °C minder dan 10%, aanzienlijk beter dan het huidige gemiddelde van 30-50%. Dit betekent dat de nieuwe batterij drones kan helpen missies in koude, hooggelegen gebieden te voltooien zonder frequent opladen.

De heer Chen Zhongwei voegde toe dat het onderzoeksteam de batterijprestaties zal blijven verbeteren en de toepassing van dit apparaat in zware omstandigheden zal uitbreiden.