Одна з проблем літій-іонних акумуляторів - різке зменшення ємності при падінні температури нижче нуля.

Як літійових компонента в електроліті виступає біс (тріфторметансульфоніл) имид літію (LiTFSI) / фото X. Dong et al./ Joule

Китайські вчені розробили матеріал електроліту для літій-іонних акумуляторів, який дозволяє батареям працювати при негативних температурах аж до -70 градусів Цельсія.

Ємність батарей на основі запропонованого електроліту і органічних електродів при такій температурі становить близько 70% від їх ємності при кімнатній температурі, пишуть вчені в Joule, передає N + 1 .

Читайте також Вчені з'ясували, що літій-іонні батареї можуть заряджатися в кілька разів швидше Одна з проблем літій-іонних акумуляторів - різке зменшення ємності при падінні температури нижче нуля. Найбільш морозостійкі батареї продовжують працювати і при температурах до -40 градусів Цельсія, однак їх ємність при цьому знижується приблизно до 12%. Пов'язано це з тим, що речовина електроліту або просто замерзає, або сильно падає його провідність по іонів літію.

Китайські хіміки під керівництвом Юняо Ся з Фуданьського університету розробили новий матеріал органічного електроліту на основі етилацетату. Як літійових компонента в електроліті виступає біс (тріфторметансульфоніл) имид літію (LiTFSI).

Такий електроліт має достатню для нормальної роботи акумулятора іонною провідністю як при високих температурах (до 55 градусів Цельсія), так і при досить низьких негативних температурах. Навіть при -70 градусах Цельсія його провідність по іонів літію становить 0,2 міллісіменса на сантиметр. Для порівняння, у одного з найчастіше використовуваних електролітів LB303 на основі LiPF6, при кімнатній температурі провідність помітно вище, чому у етілацетатного електроліту, але при зниженні температури до -40 градусів Цельсія падає відразу на 3 порядки.

Залежність іонної провідності від температури для запропонованої батареї (червоні точки) і для традиційного електроліту LB303 (сині точки) / фото X. Dong et al./ Joule

На основі цього електроліту вчені зробили осередки з двома типами електродів. У першій батареї електроди складалися з інтеркаляційних з'єднань (анод - на основі манганата літію, катод - на основі покритого вуглецем змішаного фосфату літію і титану), а в другій - з органічних полімерних матеріалів (анод - на основі диангидридов нафталінтетракарбоновой кислоти, а катод - з політріфеніламіна), в яких іони Li + і TFSI- добре розчиняються навіть при дуже низьких температурах.

Виявилося, що органічні полімерні електроди дійсно дозволяють перезаряджається літій-іонної батареї працювати і при кімнатній, і при досить низькій негативній температурі. При -70 градусах Цельсія ємність такої батареї в порівнянні з ємністю при кімнатній температурою падає всього на 30 відсотків. При цьому, однак, для катодів на основі шаруватих інтеркаляційних з'єднань авторам роботи не вдалося домогтися достатньої швидкості розчинення іонів літію, і такий осередок так і не запрацювала при негативних температурах.

Автори роботи відзначають, що розроблені ними літій-іонні акумулятори перспективні для використання в першу чергу в якості короткочасних джерел енергії при низьких температурах, зокрема, для космічних програм.

Якщо ви знайшли помилку, видiлiть її мишкою та натисніть Ctrl + Enter