Срок службы батареи увеличился в разы! Китайские ученые добились прорывного прогресса в основной технологии литиевых батарей

Литий-ионные аккумуляторы широко используются в высокотехнологичных отраслях и в нашей повседневной жизни, а их производительность напрямую влияет на энергоэффективность и пользовательский опыт. Недавно команда исследователей из Нанькайского университета и Шанхайского института космических источников питания, среди прочих, добилась прорывного достижения. Благодаря новой технологии электролита они надеются удвоить срок службы существующих литий-ионных аккумуляторов при сохранении того же размера и веса, а также значительно улучшить их низкотемпературные характеристики. Это достижение было опубликовано в международном научном журнале Nature утром 26-го числа.

Ключевой прорыв новой батареи заключается в ее внутреннем электролите, который функционирует как проводник ионов, действуя как «магистраль» между положительным и отрицательным электродами. Он имеет решающее значение для энергоэффективности батареи, ее эксплуатационной стабильности и адаптации к температуре. В настоящее время растворитель электролита в литий-ионных аккумуляторах обычно содержит важный элемент — кислород. Его преимущество заключается в сильной растворимости литиевых солей, но это сильное взаимодействие также ограничивает перенос заряда, затрудняя дальнейшее повышение плотности энергии батареи и ограничивая ее низкотемпературные характеристики.

Чжао Цин, исследователь Школы химии Нанькайского университета, пояснил: «Электролит призван как быстро диссоциировать ионы, так и способствовать быстрым реакциям переноса заряда, что по своей сути противоречиво». Мы рассмотрели фтор, элемент того же периода, потому что фтор имеет более слабое сродство к литию, способствуя переносу заряда между ионами лития и, таким образом, увеличивая общую плотность мощности батареи.

После многих лет самоотверженных исследований команда преодолела ключевые трудности, такие как сложность растворения литиевых солей с помощью фтора, синтезировав ряд новых фторированных углеводородных растворителей. Контролируя электронную плотность атомов фтора и стерические затруднения молекул растворителя, они значительно сократили количество необходимого электролита, демонстрируя при этом быструю кинетику переноса заряда, тем самым одновременно повышая плотность энергии батареи и ее низкотемпературную адаптивность.