En ny typ avbatteri för elfordonkan överleva längre i extremt varma och kalla temperaturer, enligt en nyligen genomförd studie.

Forskare säger att batterierna skulle göra det möjligt för 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 motståndskraftigt mot extrema temperaturer och att tillsättas i högenergilitiumbatterier.

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

"I elbilar sitter batteripaketen vanligtvis under golvet, nära dessa varma vägar. Dessutom värms batterierna upp bara av att ha en strömgenomströmning under drift."

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

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

De hade också hög Coulomb-verkningsgrad 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, såsom läkemedel och bekämpningsmedel.

Dibutyleter hjälper eftersom dess molekyler inte lätt samverkar med litiumjoner när batteriet körs och förbättrar sin prestanda i temperaturer under noll.

Dessutom tål dibutyleter lätt värmen vid sin kokpunkt på 141 Celsius (285,8 Fahrenheit), vilket innebär 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 laddningsbart och har en anod gjord av litium och en katod gjord av svavel.

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

Litiumsvavelbatterier är ett viktigt nästa steg inom elbilsbatterier eftersom de kan lagra upp till dubbelt så mycket energi per kilogram än nuvarande litiumjonbatterier.

Detta skulle kunna fördubbla räckvidden för elbilar utan att öka vikten på dem.batteripacka samtidigt som kostnaderna hålls nere.

Svavel är också mer rikligt förekommande och orsakar mindre miljömässigt 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 förvärras vid högre temperaturer.

Och litiummetallanoder kan bilda nålliknande strukturer som kallas dendriter som kan tränga igenom delar av batteriet och kortsluta.

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

Dibutyleterelektrolyten som utvecklats av UC-San Diego-teamet åtgärdar 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 behöver du vanligtvis använda mycket hård, komplicerad kemi", sa Chen.

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

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

”Vår elektrolyt hjälper till att förbättra både katodsidan och anodsidan samtidigt som den ger hög konduktivitet 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 batteriets kemi så att det fungerar vid ännu högre temperaturer och ytterligare förlänger batteriets livslängd.