Китайците удвоиха капацитета на масово произвежданите литиево-йонни батерии, като просто замениха електролита

Китайски учени публикуваха в списание Nature статия, която може да доведе до революция в литиево-йонните батерии. Нов електролит, тестван в лаборатория, демонстрира двукратно увеличение на капацитета на стандартните литиево-йонни батерии. Конструкцията на батерията и електрода остават практически непроменени, което предполага значителен пробив на пазара за съхранение на енергия.

Изследователи от Нанкайския университет и Шанхайския институт за космически източници на енергия обявиха разработката. Представители на космическата индустрия проявяват изключителен интерес към тези батерии. Освен че удвояват капацитета си, те са доказали своята устойчивост на ниски температури, демонстрирайки значително по-добри характеристики от традиционните литиеви батерии.

Съвременните търговски акумулатори имат енергийна плътност от приблизително 250–300 Wh/kg, докато новите разработки доближават нива от 500–700 Wh/kg и по-високи. Това позволява или значително увеличаване на пробега, или намаляване на теглото и обема на батерията, като същевременно се запазва същият пробег. С помощта на тази подобрена батерия електромобилите ще могат да изминават над 1000 км без презареждане.

„Докато конвенционалните литиеви батерии могат да загубят до две трети от капацитета си при ниски температури, нашата батерия поддържа висока енергийна плътност – близо 400 ватчаса на килограм – дори при температури до минус 50 градуса по Целзий“ —- казаха разработчиците в скорошно интервю по националната телевизия.

Каква е тайната зад новата разработка?

Тя включва създаването на нов тип електролит, който позволява съхранение на значително повече енергия на единица маса. Традиционно литиевите батерии използват електролит на базата на карбонатни разтворители. Това създава силни връзки между кислорода и карбонатите, възпрепятствайки мобилността на литиевите йони. В новата разработка съставът на електролита е заменен с флуориран въглероден разтворител, който създава по-слаби връзки между карбонатите и флуорните атоми (измествайки кислорода от връзките), като по този начин увеличава йонната проводимост, тъй като връзките им с карбонатите са отслабени.

Същността на откритието се крие в заместването на кислорода с флуор в основата на разтворителя, тъй като флуорът вече се използва широко в литиево-йонните батерии като сол и, между другото, употребата му е свързана с екологични и санитарни рискове — той е силно вредно вещество за човешкото здраве. Флуорът обаче стабилизира производителността на батериите и употребата му е от съществено значение за производството им. Въпреки това, китайските учени са предложили интересен начин за ефективното удвояване на капацитета на батериите, без радикално да се променя технологията на производство. Ще бъде интересно да се види до какво ще доведе това.

Спомнете си, че китайската марка Changan направи революция в батериите и подготвя електромобили с твърдотелни акумулатори. Според компанията, новата им разработка ще има енергийна плътност от около 400 Wh/kg, което е значително повече от настоящите литиево-йонни акумулатори.