Слабость — это сила этой низкотемпературной батареи

Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего открыли новые фундаментальные идеи для разработки -металлических батарей, которые хорошо работают при сверхнизких температурах; главным образом то, что чем слабее электролит удерживает ионы лития, тем лучше. Используя такой слабо связывающий электролит, исследователи разработали литий-металлическую батарею, которую можно многократно перезаряжать при температурах до -60 градусов Цельсия — впервые в этой области.


Исследователи сообщают о своей работе в статье, опубликованной 25 февраля в Энергия Природы.

В ходе испытаний испытательный сохранил 84% и 76% своей емкости в течение 50 циклов при -40 и -60 градусов Цельсия соответственно. По словам исследователей, такая беспрецедентна.

Другие литиевые батареи, которые были разработаны для использования при отрицательных температурах, способны разряжаться на холоде, но при зарядке нуждаются в тепле. Это означает, что на борту должен быть установлен дополнительный обогреватель, чтобы использовать эти батареи в таких приложениях, как космическое пространство и глубоководные исследования. С другой стороны, новый аккумулятор можно заряжать и разряжать при сверхнизкой температуре.

Эта работа — совместная работа лабораторий профессоров наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Пинг Лю, Чжэн Чен и Тод Паскаль — представляет новый подход к улучшению характеристик литий-металлических батарей при сверхнизких температурах. До сих пор многие усилия были сосредоточены на выборе электролитов, которые не так легко замерзают и могут поддерживать быстрое перемещение ионов лития между электродами. В этом исследовании исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что дело не в том, насколько быстро электролит может перемещать ионы, а в том, насколько легко он отпускает их и откладывает на аноде.

«Мы обнаружили, что связь между ионами лития и электролитом, а также структуры, которые ионы принимают в электролите, означают жизнь или смерть для этих батарей при низкой температуре», — сказал первый автор Джон Холубек, доктор философии по наноинженерии. студент инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс.

Исследователи сделали эти открытия, сравнив характеристики батарей с двумя типами электролитов: одним, который слабо связывается с ионами лития, и другим, который связывается прочно. Литий-металлические аккумуляторные элементы со слабо связывающим электролитом в целом лучше работали при -60 градусов Цельсия; после 50 циклов он все еще работал стабильно. Напротив, элементы с сильно связывающим электролитом перестали работать всего после двух циклов.

После циклирования элементов исследователи разобрали их, чтобы сравнить отложения металлического лития на анодах. Различия также были разительными. Отложения были гладкими и однородными в ячейках со слабо связывающим электролитом, но крупными и игольчатыми в ячейках с сильно связывающим электролитом.

Детали имеют значение

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments