Более безопасный электролит для лития

Более безопасный электролит для литий-ионных аккумуляторов хорошо работает в холодных регионах. Электромобили широко распространены во всем мире; в будущем они могут заменить автомобили, работающие на ископаемом топливе, поскольку электромобили более эффективны, чем автомобили, работающие на топливе, имеют более низкие эксплуатационные расходы, требуют меньше обслуживания и экологически безопасны. Аккумуляторы являются наиболее распространенными химическими системами хранения энергии, используемыми в электромобилях. Литий-ионные аккумуляторы являются доминирующей аккумуляторной системой в электромобилях, поскольку они обладают высокой плотностью энергии и длительным сроком службы.

Однако чрезвычайно низкие температуры могут снизить энергию и мощность литий-ионных батарей. Основная проблема заключается в жидком электролите, который переносит частицы, несущие заряд, называемые ионами, между двумя электродами батареи, заставляя батарею заряжаться и разряжаться. Но жидкость начинает замерзать при минусовой температуре, ограничивая эффективность зарядки электромобиля в холодные регионы и времена года.

Чтобы преодолеть эти проблемы, команда ученых Министерства энергетики США (DOE), Аргоннских национальных лабораторий и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли разработала фторсодержащий электролит, который хорошо работает даже при минусовых температурах.

Команда исследовала множество фторированных растворителей. Они определили структуру с наименьшим энергетическим барьером для высвобождения ионов лития из кластеров при минусовых температурах.

Ученые обнаружили, что фторирование или более высокие уровни фторирования вблизи сложноэфирной группы вызывают больший электроноакцепторный эффект, что приводит к более низким атомным зарядам, более низкой энергии связи с литий-ионом, более низкой ионной проводимостью и плохой растворимостью при низких температурах.

Они также определили на атомном уровне, почему эта конкретная структура работает так хорошо. Это зависит от расположения и количества атомов фтора в каждой молекуле растворителя.

В ходе лабораторных испытаний фторированный электролит, разработанный командой, сохранял стабильную емкость хранения энергии при температуре минус 4 градуса по Фаренгейту в течение 400 циклов зарядки-разрядки. Даже при такой минусовой температуре емкость была эквивалентна аккумулятору с обычным электролитом на основе карбоната при комнатной температуре.

Антифризный электролит обладает дополнительным свойством: он безопаснее, чем используемые в настоящее время электролиты на основе карбоната, поскольку он негорючий.

Эту работу финансировало Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США и Управление транспортных технологий.

Фторированный электролит работает при минусовой температуре, что делает электромобили полезными в районах с низкой температурой. Кроме того, это может помочь развитию аккумуляторных технологий и их использованию в различных целях.

ЧИТАТЬпоследние новости о батареях, формирующие рынок аккумуляторов

Безопасный электролит для литий-ионных аккумуляторов хорошо работает в холодных регионах, 22 мая 2023 г.