Разработан электролит для батарей, которые не боятся холода
В Китае разработан электролит для аккумуляторов, устойчивых к морозам. Дело за малым — расширить рабочий диапазон температур вверх.
Гидрофторуглеродный электролит для литий-металлических батарей с высокой плотностью энергии описан в журнале Nature. Эксперименты показали, что источники питания на его основе сохраняют работоспособность при температуре до −70 °C.
Электролит — главный компонент любого электрохимического источника тока. Он выполняет функцию переноса ионов, работая как скоростная трасса между полюсами. В современных аккумуляторах в качестве растворителей электролита преобладают соединения на основе кислорода и азота. Несмотря на хорошую растворяющую способность солей лития, на холоде они ограничивают перенос заряда, превращаясь в узкое место батареи. К примеру, если при комнатной температуре плотность энергии достигает 300 Вт·ч/кг, то при −20 °C она резко падает ниже 150 Вт·ч/кг.
Долгие годы химикам приходилось мириться с неспособностью фтора растворять соли лития. После того, как эту проблему удалось решить, был получен новый растворитель электролита на основе монофторированных алканов. Это позволило снизить вязкость электролита, повысить окислительную стабильность и низкотемпературную ионную проводимость, а также улучшить отдачу энергии при низких температурах у высокоэнергетических литиевых аккумуляторов.
Это прорывное достижение позволяет достичь плотности энергии литиевых аккумуляторов более 700 Вт·ч/кг при комнатной температуре и около 400 Вт·ч/кг при −50 °C, сообщил Ли Юн из Шанхайского института космических источников энергии (811-й НИИ) Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации, один из авторов исследования.
«При одинаковой массе запас энергии при комнатной температуре увеличивается в 2–3 раза и более, что позволяет повысить запас хода электромобиля с 500–600 километров до тысячи и выше, при этом батарея остается работоспособной в экстремальных условиях — при −70 °C», — пояснил он.
На данный момент у электролита недостаточная термостойкость — сравнительно низкая температура кипения. Следующим этапом станет придание составу всепогодных свойств. И тогда ноу-хау найдет широкое применение: в высокотехнологичных сферах обеспечит работоспособность и грузоподъемность космических аппаратов, беспилотников, интеллектуальных роботов в условиях экстремального холода; в повседневной жизни — позволит значительно увеличить запас хода электромобилей и время работы смартфонов на холоде, избавив потребителей от беспокойства за оставшийся заряд.
Создан аккумулятор, который не боится холода
Ученые нашли причину хрупкости литий-ионных аккумуляторов
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX