Durch das Verflüssiggas können Lithiumbatterien bei minus 60 ° C effizient arbeiten

In der neuesten Ausgabe der Journal Science wurde ein großer Durchbruch in der Elektrolytchemie veröffentlicht: Zum ersten Mal haben US -Wissenschaftler Flüssiggas anstelle von Elektrolyt verwendet, um Lithiumbatterien und Superkondensatoren zu ermöglichen, um bei -60 ° C und -80 ° effizient zu arbeiten C jeweils. Diese neue Technologie erhöht nicht nur die Auswahl an Eingebühren-Elektrofahrzeugen in den kalten Wintermonaten, sondern führt auch Drohnen, Satelliten und interstellare Sonden in großen Höhen und in kalten Umgebungen an.

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft ist es allgemein anerkannt, dass Elektrolyte der größte Engpass bei der Verbesserung der Leistung von Energiespeichergeräten sind. Flüssigelektrolyte haben die Forschungsgrenzen erreicht, und viele Wissenschaftler konzentrieren sich nun auf feste Elektrolyte. Professor Ying Meng, Direktor des Zentrums für nachhaltige Macht und Energie- und Energiespeicher- und Umbaulabor an der University of California, Yaga Division, hat ein Team zur Untersuchung von Gaselektrolyten geführt und einen Durchbruch erzielt. Diese gasförmigen Elektrolyte können unter bestimmten Drücken verflüssigt werden und sind viel weniger wahrscheinlich einfrieren.

In den neuen Untersuchungen wählten sie zwei verflüssige Gase - Fluormethan und Differenzierhaut - aus einer großen Anzahl von Gaskandidaten, um Elektrolyte für die Batterie von LifePO4 bzw. Superkondensatoren herzustellen, was die minimale Betriebstemperatur von Lithium -Eisenphosphat -Batterie von - 20 ° C verlängerte. Bei -60 ° C wurde die Betriebstemperatur der Superkondensatoren von -40 ° C auf -80 ° C verlängert. Darüber hinaus bleiben diese Elektrolyte, wenn die normale Raumtemperatur wiederhergestellt wird, hocheffizient.

Diese gasförmigen Elektrolyte bieten nicht nur einen Datensatz für den Betrieb mit niedriger Temperatur, sondern bieten auch einen zusätzlichen Sicherheitsvorteil, indem das Problem des thermischen Ausreißers, das bei Lithiumbatterien üblich ist, üblich ist. Der Thermalausreißer ist ein Teufelskreis von Wärme in einer Batterie. Beim Betrieb der Batterie werden die Temperaturanstieg und eine Reihe von chemischen Reaktionen eingeleitet. Die durch diese Reaktionen erzeugte Wärme veranlasst wiederum, dass die Zelle heißer wird, die Zelle dehnt sich aus und wird zerstört. Wenn der gasförmige Elektrolyt jedoch eine Temperatur über der Raumtemperatur hat, leitet er einen natürlichen Abschaltmechanismus initiiert, um zu verhindern, dass die Zelle ihre Leitfähigkeit verliert und sie beim Überhitzung verhindert.

Die neuesten Untersuchungen überwinden auch eine weitere große Herausforderung für die Lebensdauer von Kurzladung und Entladung von Lithiumbatterien. Lithium -Metall wird aufgrund seines leichten Gewichts und der Fähigkeit, mehr Ladung zu speichern, als das ultimative Elektrodenmaterial angesehen, aber Lithium reagiert mit herkömmlichen Elektrolyten und bildet genaue Spitze auf der Elektrodenoberfläche, die Zellen trennen und kurze Schaltungen verursachen, was zu zu wenigen Ladungen und Entladungen führt. Der neue Elektrolyte bildet keine Vorsprünge und verlängert die wartungsfreie Akkulaufzeit stark.

Die Forscher sagen, dass sie als nächstes das Ziel erreichen werden, Lithiumbatterien bei niedrigeren Temperaturen (-100 ° C) zu betreiben und neue Energieversorgungstechnologien für die Erkundung von Mars und sogar die Erkundungsgeräte für die Deep Space-Exploration wie Jupiter und Saturn bereitzustellen.