Батареї зможуть працювати на надзвичайному морозі: знайдений новий електроліт

Міжнародна дослідницька група розробила новий електроліт, який дозволяє літій-іонним акумуляторам ефективно працювати у надзвичайний мороз. Про це повідомляє видання South China Morning Post.

Міжнародна група під керівництвом Фана Сюліня, професора Чжецзянського університету, стверджує, що розробка дозволить батареям ефективно працювати до – 80°C. Дослідники виявили раніше невідкритий механізм транспортування іонів в батареях, який потенційно може закласти основу для розробки високоенергетичних батарей, здатних функціонувати в екстремальних умовах.

Створення літій-іонних акумуляторів, придатних для низькотемпературного середовища, було складним завданням через труднощі досягнення балансу між високою щільністю енергії, широким діапазоном робочих температур та можливостями швидкої зарядки в одній батареї. Однією з причин є те, що всі ці функції залежать від електроліту, компонента батареї, який переміщує іони між електродами.

Щоб розв'язали цю проблему, команда створила електроліт, що складається з невеликих молекул розчинника, які забезпечують характеристики батареї, які є недосяжними з наявним складом електроліту.

Згідно з результатами дослідження, новий електроліт сприяв надшвидкій зарядці в холодних умовах. Це дозволило літій-іонним батареям стабільно працювати з великою місткістю та стабільністю за низьких температур. Батарея може заряджатися на 80% від своєї місткості за 10 хвилин за надзвичайно низьких температур.

Інноваційний електроліт також підвищує продуктивність акумулятора. Солі літію, змішані в органічному розчиннику, є звичайними інгредієнтами електролітів для літій-іонних акумуляторів. Електроліти обмежують іонну провідність або рух іонів в акумуляторі. Після чотирьох років дослідження, яке включало випробування багатьох розчинників у широкому діапазоні температур, група зрештою зупинилася на розчиннику, відомому як фторацетонітрил.

Дослідники виявили, що електроліт сприяє невідомому режиму структурного руху всередині акумуляторів за допомогою експериментів з використанням літій-іонних батарей у м’якому пакуванні також відомих як акумуляторні елементи з пласким мішком

Дослідники називають цей процес "транспортуванням лігандним каналом", під час якого малі молекули розчинника в електроліті утворюють два шари оболонки навколо іонів літію та створюють канали для проходження іонів.

Механізм провідності за допомогою лігандних каналів робить можливими високоенергетичні батареї, які працюють у суворих умовах. Цей метод дозволив новому електроліту мати в 10 000 разів кращу іонну провідність за –70°C, на відміну від звичайних електролітів.

Наукова група виявила, що їхня концепція дизайну електроліту неймовірно добре працює для літій-іонних, натрієвих та калій-іонних акумуляторів. За словами вчених, можуть знадобитися додаткові дослідження, щоб гарантувати, що електроліт може належним чином функціонувати в традиційній конструкції акумулятора.

Літій для акумуляторів — доволі дефіцитний компонент. Нагадаємо, що у грудні минулого року американські дослідники знайшли величезні запаси літію під каліфорнійським озером Солтон.