B

Lithium-ionbatterijen worden veel gebruikt in hightech-industrieën en in ons dagelijks leven, en hun prestaties hebben directe invloed op de energie-efficiëntie en de gebruikerservaring. Onlangs heeft een team van onderzoekers van onder andere Nankai University en het Shanghai Institute of Space Power Sources een baanbrekende doorbraak bereikt. Door middel van een nieuwe elektrolyttechnologie hopen ze de levensduur van bestaande lithium-ionbatterijen te verdubbelen met behoud van dezelfde grootte en gewicht, en hun prestaties bij lage temperaturen aanzienlijk te verbeteren. Deze prestatie werd op de ochtend van de 26e gepubliceerd in het internationale academische tijdschrift "Nature".De kern van de doorbraak van de nieuwe batterij ligt in de interne elektrolyt, die fungeert als een geleider van ionen en werkt als een "snelweg" tussen de positieve en negatieve elektroden. Het is cruciaal voor de energie-efficiëntie, operationele stabiliteit en temperatuuraanpassingsvermogen van de batterij. Momenteel bevat het elektrolytsolvent in lithium-ionbatterijen doorgaans een belangrijk element – zuurstof. Het voordeel ervan is de sterke oplosbaarheid voor lithiumzouten, maar deze sterke interactie beperkt ook de ladingsdoorvoer, waardoor het moeilijk is om de energiedichtheid van de batterij verder te verbeteren en de prestaties bij lage temperaturen te beperken.Zhao Qing, onderzoeker aan de School of Chemistry van Nankai University, legde uit: "De elektrolyt is bedoeld om zowel ionen snel te dissociëren als snelle ladingsdoorvoerreacties te faciliteren, wat inherent tegenstrijdig is." We hebben gefluoreerd, een element uit dezelfde periode, overwogen omdat fluoor een zwakkere coördinatie heeft met lithium, wat de ladingsdoorvoer tussen lithiumionen vergemakkelijkt en zo de algehele vermogensdichtheid van de batterij verhoogt.

Na jaren van toegewijd onderzoek heeft het team belangrijke uitdagingen overwonnen, zoals de moeilijkheid om lithiumzouten met fluoor op te lossen, en een reeks nieuwe gefluoreerde koolwaterstofsolventmoleculen gesynthetiseerd. Door de elektrondichtheid van fluooratomen en de sterische hindering van solventmoleculen te beheersen, hebben ze de benodigde hoeveelheid elektrolyt aanzienlijk verminderd, terwijl ze snelle ladingsdoorvoerkinetiek vertonen, waardoor tegelijkertijd de energiedichtheid en de aanpassingsmogelijkheden bij lage temperaturen van de batterij zijn verbeterd.