Nytt batteri kan styrke fremtiden for romforskning

Litiumionbatterier gjør nesten hver fasett av moderne teknologi mulig. De driver smarttelefoner over hele verden og har selv vært ansatt av NASA for en rekke romapplikasjoner.

Det er et stort problem, selv om: Litiumbatterier utfører ganske dårlig i kalde temperaturer. Dette betyr at på en kald vinterdag og spesielt I de underliggende miljøene i rommet fungerer disse avgjørende kraftkildene til en brøkdel av sin fulle kapasitet.

Men to forskere ved Fudan University i Shanghai har skapt et hybrid litiumbatteri som ikke har noen problemer som gir juice ved temperaturer så lave som -94 grader Fahrenheit (-70 grader Celsius). Dr. Yong-yao Xia, en medforfatter av studien, mener dette har nøkkelen til å drive fremtidige sonder og satellitter.

"Batteriet gir det mest lovende potensialet for spesiell feltapplikasjon, for eksempel ytre rom eller nær ytre romutforskning. Det er mye kaldere på den motsatte siden av solen på den internasjonale romstasjonen, hvor temperaturen kan nå så lavt som -157 grader, forteller Xia Omvendt. "Det har imidlertid blitt rapportert mye at konvensjonelle litiumionbatterier på -40 grader Celsius bare beholder 12 prosent av romtemperaturkapasiteten."

I et papir publisert onsdag i tidsskriftet Joule, Forklarer Xia og Yonggang Wang de tilpasninger de har gjort til utformingen av tradisjonelle litiumionbatterier for å løse dette irriterende problemet.

Batterier består av to elektroder - en positivt ladet og den andre negativt ladet - og en væskelektrolytt som bærer ladningen mellom de to elektrodene.

Konvensjonelt består elektrolytten av en sur forbindelse kjent som ester, som blir treg under ekstremt kalde forhold. Xia og Wang bestemte seg for å bruke en annen syre og erstatte begge elektrodene med to organiske forbindelser.

Lagets design bruker en etylacetatbasert elektrolytt, som har lavt frysepunkt. Dette gjør det mulig å utføre ladning i fryseprosessene i det ytre rommet. De erstattet deretter den positive elektroden med polytriphenylamin (PTPAn) og den negative med 1,4,5,8-naftalenetkarboksyldianhydrid (NTCDA), som gjør jobben langt mer effektivt enn standardelektroder i subzero-miljøer.

Mens Xia og Wang har tatt de første skrittene i å løse et problem som har forvirret forskere i feltet, er deres design ikke ganske klar for romforskning enda en gang. Batteriet er ikke så energitett som standard kommersielle batterier, noe som betyr at det holder mindre kostnad enn noe du kan få i en butikk.

"På nåværende stadium er de oppnådde resultatene begrenset på laboratorienivå," forklarte Xia. "Videre undersøkelse av elektrolytt med meget bredt elektrokjemisk vindu … bør fortsatt utføres for å forbedre ladingen og utladningsytelsen ved lav temperatur. Selv har den lav spesifikk energi; Det gir det mest lovende potensialet i spesielle feltapplikasjoner."

Med mer forskning kunne astronomer lansere flåter av utforskende droner og sonder uten å bekymre seg for dem som slår ned halvveis gjennom deres oppdrag. Åh, og hvis de noen gang snubler over en isplanet, som Hoth, vil det heller ikke være noen problemer. Forhåpentligvis.