Новый электролит не дает аккумуляторам быстро садиться на морозе
Группа ученых из Института исследований металлов Академии наук Китая во главе с профессором Дж. Ли Фэн (Li Fen) разработала новую технологию производства электролита для литий-металлических батарей, позволяющую существенно повысить их эффективность в условиях низких температур. Результаты исследования были опубликованы в журнале Американского химического общества.
На сегодняшний день литий-металлические аккумуляторы являются одними из самых перспективных видом батарей благодаря высокой удельной емкости литий-металлического анода и высокой плотности хранения энергии.
Однако у этих батарей все еще остается одна проблема: в карбонатных электролитах молекулы растворителя активно взаимодействуют с ионами Li+, что препятствует миграции Li+ и снижает стабильность поверхности интерфейса «литий-металл». Этот процесс существенно снижает эффективность литий-металлических аккумуляторов в условиях низких температур.
Китайские ученые обнаружили, что это происходит потому что энергия образования кислородных связей в растворителе тесно связана с координацией ионов и межфазным переносом. Исследователи проследили влияние а структуру и температурную адаптируемость электролита различных кислородных связей, таких как: S=O, C=O и C-O.
На основании данных анализа, ученые пришли к выводу о целесообразности использования эфирных растворителей со слабыми кислородными связями на основе тетрагидрофурана (C4H8O). Также взаимодействие между Li+ и растворителями было дополнительно ослаблено за счет водородных связей между молекулами фторированного растворителя и эфирного растворителя.
В итоге было установлено, что новый состав электролита значительно ускоряет процесс растворения Li+ и снижает побочные эффекты растворителей применительно к межфазному переносу и стабильности. Литий-металлические аккумуляторы с новым электролитом продемонстрировали стопроцентное сохранение емкости после 150 циклов как при комнатной температуре, так и при температурах -20℃ и -40℃.