Quando d'inverno fa freddo, le auto tendono ad avere problemi di avviamento. Non è molto meglio con le auto elettriche, che inevitabilmente perdono la capacità delle loro batterie ricaricabili agli ioni di litio a temperature di congelamento. Ora, Gli scienziati cinesi hanno offerto una strategia per evitare di far precipitare la cinetica della batteria. In uno studio pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie , hanno progettato un sistema di batterie con un anodo in carbonio duro resistente al freddo e un potente catodo ricco di litio, con l'importante fase di litiazione iniziale integrata.

Il carbonio "non grafitizzabile" o "duro" è un promettente, materiale anodico a basso costo nella tecnologia delle batterie. Anche a basse temperature, mostra una cinetica di intercalazione rapida degli ioni di litio. Durante la carica/scarica di una cella di batteria, gli ioni di litio migrano dal catodo attraverso un elettrolita all'anodo e viceversa. Se il materiale anodico, che spesso è grafite, contiene litio preconfezionato, la variazione di volume degli ioni di litio in ingresso viene livellata per garantire una maggiore durata delle celle e una cinetica di carica/scarica più rapida. Il carbonio duro prelitiato si è dimostrato un materiale robusto nei condensatori agli ioni di litio. Però, il processo di prelitiazione, che coinvolge un elettrodo di litio puro, è complicato e costoso. Strategie di prelitiazione alternative sono quindi favorite da Yonggang Wang e dal suo team alla Fudan University, Shanghai, Cina.

Invece dell'elettrodo di litio aggiuntivo, hanno introdotto un elettrodo al fosfato di vanadio ricco di litio sia per la litiazione che per il normale funzionamento a batteria. Il catodo perde alcuni dei suoi ioni di litio nell'anodo nel primo processo di carica, dove vengono intercalati e immagazzinati. Quindi, gli scienziati hanno combinato il catodo di fosfato di vanadio ridotto con litio e l'anodo di carbonio duro prelitiato (LixC) per formare un sistema di batterie agli ioni di litio funzionante. Questa cella piena "mantiene le caratteristiche di alta densità di energia delle tradizionali batterie agli ioni di litio e mostra l'elevata potenza simile a un supercondensatore e la lunga durata del ciclo, " hanno spiegato gli scienziati. Inoltre, mantiene circa i due terzi della sua capacità a temperature fino a meno 40 gradi Celsius. Le batterie convenzionali agli ioni di litio conservano solo il 10 percento. "Questo risultato deriva dalla capacità intrinseca a bassa temperatura del catodo di fosfato di vanadio e dalla cinetica veloce dell'anodo di carbonio duro prelitiato, " hanno detto gli autori. Molti ulteriori test hanno dimostrato che queste batterie soddisfacevano gli altri parametri delle celle elettrochimiche.

Un difetto, ancora, è l'elettrolita che perde conduttività in condizioni di freddo estremo. Se questo punto è risolto, questo sistema potrebbe fornire un design accattivante per le migliori prestazioni, motori per auto elettriche resistenti all'inverno.