Не бойтесь холодного отключения, новая литиевая батарея в холодной среде также может эффективно работать

Главный прорыв в области электролитической химии, опубликованный в последнем выпуске журнала Science, заключается в том, что американские ученые впервые использовали сжиженный газ для замены электролитов, что позволило литиевым батареям и суперконденсаторам эффективно работать при минус 60 °. С и минус 80 ° С соответственно. Новая технология не только увеличивает пробег однозарядных электромобилей в холодную зиму, но также обеспечивает электроэнергией беспилотные летательные аппараты, спутники и межзвездные детекторы в чрезвычайно холодных условиях.

Научное сообщество в целом считает, что электролиты являются самым большим препятствием для повышения производительности устройств хранения энергии. Жидкие электролиты уже находятся на пределе исследований, и многие ученые сейчас сосредоточиваются на твердых электролитах. Но профессор Менгинг, директор Центра устойчивого электричества и энергетики и Лаборатории хранения и преобразования энергии Калифорнийского университета в Сан-Диего, повел свою команду в противоположном направлении, изучая газообразные электролиты и делая прорывы. Эти газообразные электролиты могут быть жидкими при определенном давлении и более устойчивы к замерзанию.

В новом исследовании они выбрали два сжиженных газа, фторметан и дифторметан, из большого количества газов-кандидатов для производства электролитов для литиевых батарей и суперконденсаторов, соответственно, так что минимальная рабочая температура литиевых батарей составляет от минус 20 ° C. . При минус 60 ° C рабочая температура суперконденсатора увеличивается от минус 40 ° C до минус 80 ° C. Более того, эти электролиты остаются в рабочем состоянии после возврата к нормальной комнатной температуре.

Помимо создания рабочих записей при низких температурах, эти газообразные электролиты также преодолевают обычные проблемы теплового разгона литиевых батарей и имеют более надежное преимущество. Уход тепла - это замкнутый круг нагрева в аккумуляторе. Когда аккумулятор работает, температура повышается и начинается ряд химических реакций. Тепло, генерируемое этими реакциями, в свою очередь, нагревает батарею, вызывая ее расширение и разрушение. Но газообразные электролиты при температурах выше комнатной активируют механизм естественного отключения, в результате чего аккумулятор теряет свою проводимость и перестает работать, тем самым предотвращая перегрев аккумулятора.

Последние исследования также помогли преодолеть еще одну проблему, связанную с коротким сроком службы литиевых батарей. Из-за своего легкого веса и способности накапливать больше зарядов металлический литий считается основным электродным материалом, но литий вступает в реакцию с традиционными электролитами, образуя игольчатые выступы на поверхности электрода, разделяя батарею и вызывая короткое замыкание, в результате чего по количеству зарядов и разрядов. Слишком мало. Новый электролит не будет выступать, что значительно продлит срок службы батареи.

Исследователи говорят, что следующим шагом будет достижение цели литиевых батарей, работающих при более низких температурах (минус 100 ° C), создание новой технологии для таких зондов дальнего космоса, как Марс и даже Юпитер и Сатурн.

Страница содержит содержимое машинного перевода.