Quando está frio no inverno, carros tendem a ter problemas de partida. Isso não é muito melhor com carros elétricos, que inevitavelmente perdem a capacidade de suas baterias recarregáveis ​​de íons de lítio em temperaturas de congelamento. Agora, Cientistas chineses ofereceram uma estratégia para evitar a queda na cinética da bateria. Em um estudo publicado na revista Angewandte Chemie , eles projetaram um sistema de bateria com um ânodo de carbono duro resistente ao frio e um poderoso cátodo rico em lítio, com a importante etapa inicial de litiação integrada.

O carbono "não grafitizável" ou "duro" é promissor, material de ânodo de baixo custo em tecnologia de bateria. Mesmo em baixas temperaturas, exibe uma cinética de intercalação rápida de íons de lítio. Durante o carregamento / descarregamento de uma célula de bateria, Os íons de lítio migram do cátodo através de um eletrólito para o ânodo e vice-versa. Se o material anódico, que geralmente é grafite, contém lítio pré-armazenado, a mudança de volume pelos íons de lítio que chegam é nivelada para garantir uma vida útil mais longa da célula e uma cinética de carga / descarga mais rápida. O carbono duro pré-litiado provou ser um material robusto em capacitores de íon-lítio. Contudo, o processo de pré-litiação, que envolve um eletrodo de lítio puro, é complicado e caro. Estratégias alternativas de pré-litiação são, portanto, favorecidas por Yonggang Wang e sua equipe na Universidade Fudan, Xangai, China.

Em vez do eletrodo extra de lítio, eles introduziram um eletrodo de fosfato de vanádio rico em lítio para litiação e operação normal da bateria. O cátodo perde alguns de seus íons de lítio para o ânodo no primeiro processo de carregamento, onde são intercalados e armazenados. Então, os cientistas combinaram o cátodo de fosfato de vanádio com lítio reduzido e o ânodo de carbono duro pré-litiado (LixC) para formar um sistema de bateria de íon-lítio funcional. Esta célula completa "mantém as características de alta densidade de energia das baterias convencionais de íons de lítio e exibe alta potência semelhante a um supercapacitor e ciclo de vida longo, "explicaram os cientistas. Além disso, ele mantém cerca de dois terços de sua capacidade em temperaturas de até 40 graus Celsius negativos. As baterias convencionais de íons de lítio retêm apenas 10 por cento. "Esta conquista surge da capacidade inerente de baixa temperatura do cátodo de fosfato de vanádio e da cinética rápida do ânodo de carbono duro pré-litiado, "disseram os autores. Muitos outros testes mostraram que essas baterias cumpriam os outros parâmetros das células eletroquímicas.

Uma falha, ainda, é o eletrólito que perde a condutividade em condições extremamente frias. Se este ponto for resolvido, este sistema pode fornecer um design atraente para melhor desempenho, motores de carros elétricos resistentes ao inverno.