Литиево-металните батерии се считат за обещаващ начин за съхранение на енергия поради високия им теоретичен капацитет. Въпреки това течните електролити крият риск от загуба на ефективност и пожар. Изследователи от Китай са разработили образец на гелов електролит, който спомага за решаването на сериозните проблеми с безопасността и производителността на литиево-металните батерии, а също така демонстрира изключителна издръжливост.
Напоследък така наречените дълбоко евтектични гел електролити започнаха да се представят добре: те имат висока йонна проводимост и термична стабилност. Въпреки това, поради проблеми с крехката граница между твърдите електролити, практическото им приложение продължава да бъде ограничено.
Екип от учени от университета Нанкай е решил проблема с нестабилността на дълбоките евтектични гел-електролити (DEGEs) чрез прецизен молекулярен дизайн. Те създали серия от молекули – флуорирани амиди, и избрали най-подходящата: притежаваща едновременно ниска енергия на най-ниската свободна молекулна орбитала и минимална бариера за освобождаване на литиевите йони.
Този двоен ефект благоприятства бързото образуване на силен защитен слой, обогатен с литиев флуорид и литиев нитрид. Атомно-силовата микроскопия потвърди високия еластичен модул при 6,9 GPa. Подобен защитен слой ефективно потиска образуването на дендрити, които намаляват ефективността на батерията.
„Нашето изследване демонстрира как прецизният молекулярен дизайн може едновременно да отговори на множество предизвикателства при разработването на литиево-метални батерии“, казва Лиу Тианфей, старши автор на изследването. – „Чрез въвеждането на флуорирани групи в HGEs постигнахме не само подобрена стабилност на интерфейса, но и значителни подобрения в цикличната издръжливост и температурната безопасност.
При тестовете за безопасност опакованите в голям мащаб клетки с гел-електролит доказаха своята стабилност, като издържаха на тестовете за пробиване на нокти и термично бягство, съобщава IE.
Електрохимичните тестове също показаха изключителни резултати: симетричните литиево-литиеви клетки работиха стабилно повече от 9000 часа, а литиево-желязо-фосфатните клетки запазиха 81,7% от капацитета си след 2500 цикъла. Дори когато температурата се повиши до 80 °C, електролитът остава стабилен в продължение на 300 цикъла.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
