Фторированные электролиты расширили рабочий температурный диапазон батарей
Международная команда исследователей разработала аккумулятор на фторированных электролитах с неполярными растворителями, работающий в более широком температурном диапазоне.
На рынке преобладают литий-ионные батареи с карбонатными электролитами. Большинство устройств рассчитано на безопасную работу при температурах -20 — +50°C и напряжении 0-4,3 В. Команда исследователей из Мэрилендского университета (США) и Университета Чжэцзяна (Китай) разработала новую систему на фторированных электролитах, сообщает techxplore.com. Невоспламеняющийся материал обеспечивает электрохимическую стабильность в больших диапазонах температур и напряжений.
Выводы исследования опубликованы в Nature Energy.
«У существующих электролитов окно электрохимической стабильности и рабочие температуры не могут одновременно достичь максимума из-за внутренних ограничений сольватационной структуры электролитов, — сказал Сяо Цзи. – Восстановив литиевые ионы и добавив антирастворитель, мы объединили электрохимические и физические свойства, добившись расширения диапазонов температур (-95 — +60 oC) и напряжений (0-5,6 В)», — сказал доктор Сиулинь Фан, первый автор работы.
Команда добилась близости между химическими растворителями и ионами лития, растворив фторированные электролиты в неполярных веществах. Процедура обеспечила безопасную работу при напряжениях 0-5,6 В и высокую ионную проводимость при температурах -125 — +70 oC. Фторированные электролиты позволили катодам из LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 достичь кулоновской эффективности 99,9% при -95 — +70 °C. При использовании агрессивных литиевых катодов и напряжении 5,4 В она составляла 99,4% и 99% соответственно. При -85 °C батарея продолжала выдавать 50% мощности, наблюдаемой при комнатной температуре.
«Электролит заметно ослабил барьеры для транспорта ионов, — сказал Чуньшен Ван. – Он выдерживает большее напряжение, в сравнении с карбонатными аналогами. Это расширяет рабочий диапазон температур».
Материал не воспламеняется, повышая безопасность аккумуляторов. В будущем такие электролиты позволят создать производительные батареи, рассчитанные на агрессивные условия, вроде Арктики или африканской пустыни.
