En ny typ avbatteri för elfordonkan överleva längre i extrema varma och kalla temperaturer, enligt en färsk studie.

Forskare säger att batterierna skulle tillåta elbilar att resa längre på en enda laddning i kalla temperaturer – och de skulle vara mindre benägna att överhettas i varma klimat.

Detta skulle resultera i mindre frekvent laddning för elbilsförare samt gebatterierett längre liv.

Det amerikanska forskarteamet skapade ett nytt ämne som är kemiskt mer resistent mot extrema temperaturer och som läggs till högenergilitiumbatterier.

"Du behöver högtemperaturdrift i områden där omgivningstemperaturen kan nå de tresiffriga siffrorna och vägarna blir ännu hetare", säger seniorförfattaren professor Zheng Chen vid University of California-San Diego.

"I elfordon är batteripaketen vanligtvis under golvet, nära dessa varma vägar.Dessutom värms batterierna upp bara från att ha en strömgenomströmning under drift.

"Om batterierna inte kan tolerera denna uppvärmning vid hög temperatur kommer deras prestanda snabbt att försämras."

I en artikel som publicerades i måndags i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences beskriver forskarna hur batterierna i tester höll 87,5 procent och 115,9 procent av sin energikapacitet vid –40 Celsius (–104 Fahrenheit) och 50 Celsius (122 Fahrenheit) ) respektive.

De hade också hög Coulombic-effektivitet på 98,2 procent respektive 98,7 procent, vilket innebär att batterierna kan gå igenom fler laddningscykler innan de slutar fungera.

Detta beror på en elektrolyt som är gjord av litiumsalt och dibutyleter, en färglös vätska som används i viss tillverkning som läkemedel och bekämpningsmedel.

Dibutyleter hjälper eftersom dess molekyler inte spelar boll med litiumjoner lätt när batteriet går och förbättrar dess prestanda i minusgrader.

Plus att dibutyleter lätt tål värmen vid sin kokpunkt på 141 Celsius (285,8 Fahrenheit) betyder att den förblir flytande vid höga temperaturer.

Det som gör denna elektrolyt så speciell är att den kan användas med ett litium-svavelbatteri, som är uppladdningsbart och har en anod av litium och en katod av svavel.

Anoder och katoder är de delar av batteriet som den elektriska strömmen passerar genom.

Litium-svavelbatterier är ett viktigt nästa steg i elbilsbatterier eftersom de kan lagra upp till två gånger mer energi per kilogram än nuvarande litiumjonbatterier.

Detta skulle kunna fördubbla utbudet av elbilar utan att öka vikten påbatteripacka samtidigt som du håller kostnaderna nere.

Svavel är också rikligare och orsakar mindre miljö- och mänskligt lidande för källan än kobolt, som används i traditionella litiumjonbatterikatoder.

Vanligtvis finns det ett problem med litium-svavelbatterier – svavelkatoder är så reaktiva att de löses upp när batteriet är igång och detta blir värre vid högre temperaturer.

Och litiummetallanoder kan bilda nålliknande strukturer som kallas dendriter som kan tränga igenom delar av batteriet eftersom det kortsluter.

Som ett resultat håller dessa batterier bara upp till tiotals cykler.

Dibutyleterelektrolyten som utvecklats av UC-San Diego-teamet löser dessa problem, även vid extrema temperaturer.

Batterierna de testade hade mycket längre livslängd än ett typiskt litium-svavelbatteri.

"Om du vill ha ett batteri med hög energitäthet måste du vanligtvis använda mycket hård, komplicerad kemi," sa Chen.

"Hög energi betyder att fler reaktioner sker, vilket betyder mindre stabilitet, mer nedbrytning.

"Att tillverka ett högenergibatteri som är stabilt är en svår uppgift i sig – att försöka göra detta genom ett brett temperaturområde är ännu mer utmanande.

"Vår elektrolyt hjälper till att förbättra både katodsidan och anodsidan samtidigt som den ger hög ledningsförmåga och gränssnittsstabilitet."

Teamet konstruerade också svavelkatoden för att vara mer stabil genom att ympa den till en polymer.Detta förhindrar att mer svavel löses upp i elektrolyten.

Nästa steg inkluderar att skala upp batterikemin så att den fungerar vid ännu högre temperaturer och förlänger cykelns livslängd ytterligare.