Для литий-металлических батарей разработан холодостойкий электролит

Ученые из Калифорнийского университета Сан-Диего продвинулись в понимании принципов работы электролитов из сжиженного газа – потенциальном компоненте литий-металлических батарей.

Проект основан на прошлом исследовании группы, представленном в 2017-м, сообщает sciencedaily.com. Электролиты из сжиженного газа могут проложить путь к мощным и компактным аккумуляторам, в которых графитовый анод заменен элементом из металлического лития.

Для развития технологии университет создал компанию South 8 Technologies. Одно из интересных свойств сжиженного электролита – способность работать при комнатной и очень низких (до -60°С) температурах. Продукт состоит из газов, сжижающихся при умеренном давлении. От стандартных жидких электролитов его отличает большая устойчивость к замерзанию.

Исследование представлено в журнале Joule. Профессор Ширли Мэн, ответственный автор работы, вместе с коллегами описали результаты экспериментальных и вычислительных исследований, улучшающих понимание некоторых недостатков электролитов. Выводы помогли команде улучшить показатели продукта при ключевых параметрах для литий-металлических анодов – при комнатной температуре и -60°С.

Тестирование полуэлементов показало, что кулоновская эффективность электрода сохраняется на уровне 99,6% после 500 циклов зарядки в нормальных условиях. В 2017-м авторы добились КПД 97,5%. Эффективность анода при использовании стандартного жидкого электролита составляет 85%.

При -60°С КПД цикла системы достиг 98,4%. Для сравнения, большинство электролитов перестают работать при -20°С.

Исследователи определили, почему литий-металлические аноды лучше работают со сжиженным газом. Как минимум частично причина заключается в распределении частиц лития по металлической поверхности. При использовании сжиженного электролита они располагаются гладко и компактно. Жидкие продукты ведут к образованию игольчатых дендритов, снижающих эффективность аккумулятора и ведущих к коротким замыканиям. Плотность распределения частиц измеряется пористостью поверхности. Чем она ниже, тем лучше. Исследователи сообщили, что их электролит обеспечивал пористость 0,9% при комнатной температуре. Стандартные продукты повышали ее до 16,8%.

ПРОНЕДРА