Гелов електролит удължава живота на литиево-металната батерия до 9000 часа
Литиево-металните акумулатори се смятат за обещаващ метод за предпазване на сила заради високия им научен потенциал. Въпреки това течните електролити крият риск от загуба на успеваемост и пожар. Изследователи от Китай са създали пример на гелов електролит, който спомага за решаването на сериозните проблеми с сигурността и продуктивността на литиево-металните акумулатори, а също по този начин показва изключителна устойчивост.
Напоследък по този начин наречените надълбоко евтектични гел електролити започнаха да се показват добре: те имат висока йонна проводимост и термична непоклатимост. Въпреки това, заради проблеми с нежната граница сред твърдите електролити, практическото им приложение продължава да бъде лимитирано.
Екип от учени от университета Нанкай е решил казуса с неустойчивостта на дълбоките евтектични гел-електролити (DEGEs) посредством акуратен молекулярен дизайн. Те основали серия от молекули – флуорирани амиди, и избрали най-подходящата: притежаваща по едно и също време ниска сила на най-ниската свободна молекулна орбитала и минимална преграда за освобождение на литиевите йони.
Този двоен резултат благоприятства бързото формиране на мощен предпазен пласт, обогатен с литиев флуорид и литиев нитрид. Атомно-силовата микроскопия удостовери високия разтеглив модул при 6,9 GPa. Подобен предпазен пласт дейно потиска образуването на дендрити, които понижават успеваемостта на батерията.
„ Нашето проучване показва по какъв начин прецизният молекулярен дизайн може по едно и също време да отговори на голям брой провокации при създаването на литиево-метални акумулатори “, споделя Лиу Тианфей, старши създател на проучването. – „ Чрез въвеждането на флуорирани групи в HGEs постигнахме освен усъвършенствана непоклатимост на интерфейса, само че и обилни усъвършенствания в цикличната устойчивост и температурната сигурност.
При тестванията за сигурност опакованите в огромен мащаб кафези с гел-електролит потвърдиха своята непоклатимост, като устояха на тестванията за продупчване на нокти и термично бягство, оповестява IE.
Електрохимичните проби също демонстрираха изключителни резултати: симетричните литиево-литиеви кафези работиха устойчиво повече от 9000 часа, а литиево-желязо-фосфатните кафези резервираха 81,7% от потенциала си след 2500 цикъла. Дори когато температурата се увеличи до 80 °C, електролитът остава постоянен в продължение на 300 цикъла.
