Екип от изследователи в Китай представя електролит, подходящ за всякакви климатични условия, предназначен да подобри работата на литиевите батерии в широк диапазон от условия.
Учените от Шанхай и Тиендзин съобщават, че батериите, произведени с новия електролит на базата на хидрофлуоровъглерод, показват повече от двойно по-висока енергийна плътност в сравнение с конвенционалните модели при тестове на стайна температура.
Освен по-високата ефективност, екипът твърди, че химичният състав остава стабилен в екстремни условия, като батериите продължават да работят ефективно при температури до -70°C.
Това предоставя потенциална възможност за по-дълготрайни и по-устойчиви батерии, подходящи за електромобили и други приложения с високи изисквания, където както енергийната плътност, така и надеждността при натоварване са от решаващо значение.
Батериите могат да съхраняват до три пъти повече енергия
В проучване, публикувано миналия месец в списанието „Nature“, изследователите описват как електролитите на базата на хидрофлуоровъглероди могат да помогнат за преодоляване на дългогодишните ограничения по отношение на мощността и енергийната плътност на батериите.
Екипът установява, че при една и съща маса на батерията капацитетът за съхранение на енергия при стайна температура може да се увеличи от два до три пъти в сравнение с конвенционалните модели. Това обещава значително по-ефективни литиеви батерии, което има значение за електромобилите, съхранението в електропреносната мрежа и други приложения с голямо търсене, съобщава South China Morning Post.
Този напредък може значително да удължи пробега на електромобилите от около 500-600 км до около 1000 км с едно зареждане, отбелязват учените. Освен при електромобилите, технологията може да подобри и работата на устройства като смартфони, дронове, роботи и дори космически кораби, особено в изключително студени условия, където конвенционалните батерии обикновено се представят зле.
В сърцевината на всяка батерия се намира електролитът – химична среда, която позволява на йоните да се движат между положителния и отрицателния електрод.
В продължение на десетилетия повечето електролити за литиеви батерии се основават на съединения на базата на кислород и азот, тъй като те ефективно разтварят литиевите соли. Тези материали обаче имат своите ограничения – при натоварване те не пренасят заряда толкова ефективно, което може да забави зареждането, да намали производителността при ниски температури и в някои случаи да породи опасения за безопасността.
Нов електролит устоява на екстремни температури
Екипът, част от Университета Нанкай и Института за космически енергийни източници в Шанхай (SISP) към Китайската корпорация за аерокосмическа наука и технологии, разработва електролити на основата на флуор, предназначени за литиево-метални батерии, които предлагат по-нисък вискозитет, подобрена стабилност и по-добра работа при ниски температури.
Използвайки един от електролитите си на основата на водород, флуор и въглерод, изследователите създават литиево-метални батерийни клетки тип „пач“ с енергийна плътност над 1 540 Wh/kg при стайна температура и около 880 Wh/kg при -50 °C.
За сравнение, конвенционалните литиеви батерии достигат около 300 Wh/kg при стайна температура, като спадат до приблизително 150 Wh/kg при -20 °C. Изследователите отбелязват, че дори при -70 °C техният електролит на основата на флуор запазва висока ефективност и стабилни цикли на зареждане и разреждане.
Въпреки отличните резултати както при стайна, така и при изключително ниски температури, екипът отбелязва, че стабилността на електролита при високи температури все още се нуждае от подобрение. Повишаването на точката на кипене на електролитите би могло да отвори вратата към приложения, подходящи за всякакви климатични условия, като направи технологията приложима в по-широк спектър от среди.
Източник: InterestingEngineering
