Nyt batteri kunne kraften fremtiden for rumforskning

Lithium-ion-batterier gør næsten alle facetter af moderne teknologi mulig. De driver smartphones over hele kloden og har endda været ansat af NASA for en lang række rumapplikationer.

Der er et stort problem, selvom: Lithiumbatterier virker temmelig dårligt i kolde temperaturer. Det betyder at på en kold vinterdag og især i de underliggende miljøer i rummet fungerer disse afgørende strømkilder til en brøkdel af deres fulde kapacitet.

Men to forskere ved Fudan University i Shanghai har lavet et hybrid lithium batteri, der ikke har problemer med at give juice ved temperaturer så lave som -94 grader Fahrenheit (-70 grader Celsius). Dr. Yong-yao Xia, medforfatter af undersøgelsen, mener, at dette er nøglen til at drive fremtidige sonder og satellitter.

"Batteriet giver det mest lovende potentiale til specielt feltapplikation, såsom ydre rum eller nær ydre rumforskning. Det er meget koldere på den modsatte side af Solen på den internationale rumstation, hvor temperaturen kan nå så lavt som -157 grader Celsius, "fortæller Xia Inverse. "Det er imidlertid blevet rapporteret meget, at konventionelle lithiumionbatterier på -40 grader Celsius kun bevarer 12% af deres rumtemperaturkapacitet."

I et papir udgivet onsdag i tidsskriftet Joule, Xia og Yonggang Wang forklarer de tweaks, de har lavet til designet af traditionelle lithium-ion-batterier for at løse dette irriterende problem.

Batterier består af to elektroder - en positivt ladet og den anden negativt ladet - og en flydende elektrolyt, der bærer ladningen mellem de to elektroder.

Konventionelt består elektrolytten af ​​en sur forbindelse kendt som ester, som bliver træg under ekstremt kolde betingelser. Xia og Wang besluttede at bruge en anden syre og erstatte begge elektroderne med to organiske forbindelser.

Holdets design bruger en ethylacetatbaseret elektrolyt, som har et lavt frysepunkt. Dette giver det mulighed for at foretage opladning i de yderste rums fryserforhold. De erstattede derefter den positive elektrode med polytriphenylamin (PTPAn) og den negative med 1,4,5,8-naphthalentetracarboxylsyradianhydrid (NTCDA), som gør deres arbejde langt mere effektivt end standardelektroder i subzero-miljøer.

Mens Xia og Wang har taget de første skridt i at løse et problem, der har forvirret forskere på området, er deres design ikke temmelig klar til rumforskning lige nu. Deres batteri er ikke så energitæt som standard kommercielle batterier, hvilket betyder, at det holder mindre opladning end noget, du kunne få i en butik.

"På nuværende tidspunkt er de opnåede resultater begrænset på laboratorieniveau," forklarede Xia. "Yderligere undersøgelse af elektrolyt med meget bredt elektrokemisk vindue … bør stadig udføres for at forbedre opladningen og udladningsydelsen ved lav temperatur. Selv har den lav specifik energi; det giver det mest lovende potentiale i specialprogrammerne."

Med mere forskning kunne astronomer lancere flåder af sonderende droner og sonder uden at bekymre sig om dem, der slår ned halvvejs gennem deres mission. Åh, og hvis de nogensinde snuble over en isplan, som Hoth, vil der heller ikke være nogen problemer. Forhåbentlig.