Нові китайські Li-ion-батареї подвоять запасу ходу електрокарів й працюватимуть навіть за – 70°C

Китайські дослідники з Шанхая та Тяньцзіня представили Li-ion-батареї з електролітом на основі гідрофторвуглеців з понад вдвічі більшою щільністю енергії.

Розробники стверджують, що хімічний склад стабільно працює навіть за екстремальних умов, зокрема, за температур до – 70°C. Це вказує на потенційний шлях для створення Li-ion-батарей з більшим терміном роботи та вищою надійністю, які, в першу чергу, будуть перспективні для використання в електромобілях.

У дослідженні зазначається, що електроліти на основі гідрофторвуглеців долають обмеження потужності та щільності енергії. За однакової маси батареї місткість зберігання енергії за кімнатної температури може збільшитись вдвічі, а то й втричі порівняно з традиційними аналогами. Це може дозволити збільшити запас ходу електрокарів з 500-600 км до 1000 км на одній зарядці. Окрім цього технологія здатна покращити характеристики смартфонів, дронів, роботів та навіть космічних апаратів.

Електроліт залишається основною Li-ion-батарей, дозволяючи іонам переміщуватись між позитивними та негативними електродами. Протягом десятиліть більшість електролітів використовувала з’єднання на основі кисню та азоту, оскільки вони ефективно розчиняють солі літію. Однак за високих навантажень ефективність передачі заряду в таких електролітах падає. Це знижує продуктивність за низьких температур та сповільнює заряджання. У деяких випадках можуть виникати й проблеми з безпекою.

Розроблені групою дослідників з Нанькайського університету та Шанхайського інституту космічних джерел енергії (SISP) при Китайській корпорації аерокосмічної науки та техніки електроліти на основі фтору мають нижчу в’язкість, кращу стабільність та підвищену продуктивність в умовах низьких температур. Вчені використали один з електролітів на основі водню, фтору та вуглецю для створення літій-металевих пакетних елементів з щільністю енергії у понад 700 Вт·год/кг за кімнатної температури та близько 400 Вт·год/кг за температури – 50°C.

Порівняно з цим традиційні Li-ion-батареї досягають приблизно 136 Вт·год/кг за кімнатної температури та 68 Вт·год/кг за – 20°C. Дослідники переконують, що навіть за – 70°C їхній електроліт зберігав високу ефективність та стабільність циклів заряджання-розраджання.

Розробники зазначають, що наразі високотемпературна стабільність електроліту вимагає покращень. Підвищення температури кипіння електролітів може відкрити можливості для застосування в будь-яких кліматичних умовах, зробивши цю технологію життєздатною в ширшому діапазоні середовищ.

Раніше ми писали, що нові кремнієви аноди зберігають місткість Li-ion-батарей протягом тисяч циклів. Китай створив батарею на 700 Вт•год/кг.

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature

Джерело: Interesting Engineering; South China Morning Post