Новый электролит, позволяющий заряжать литий-ионные батареи на 80 % за 10 минут при температуре -80 градусов, разработали китайские ученые. Открытие, включающее также неизвестный ранее метод переноса ионов, может привести к созданию высокоэнергетических батарей, пригодных для эксплуатации в экстремальных условиях: в авиации, железнодорожном транспорте, телекоммуникациях и полярных экспедициях.
Литий-ионные батареи — не лучший выбор для холодов, поскольку создать аккумулятор с высокой плотностью энергии, быстрой зарядкой и способностью работать в различных температурных условиях «практически невозможно», пишет SCMP. Одна из причин — в электролите, который, чтобы отвечать всем этим требованиям, должен иметь противоречащие друг другу свойства. Специалисты Чжэцзянского университета вместе с коллегами из США разработали такой электролит из молекулярного раствора.
Испытание электролита показало, что литий-ионные элементы питания сохранили высокую емкость и стабильность в диапазоне температур от 60 градусов Цельсия до -80, и даже в холоде сохранили способность к ускоренной зарядке. При чрезвычайно низких температурах батарею можно зарядить до 80 % за 10 минут.
Обычно электролит литий-ионных батарей изготавливают из солей лития в органическом растворителе. Команда ученых из КНР и США использовала вместо них фторацетонитрил и обнаружила, что наткнулась на ранее неизвестный метод структурного транспорта ионов внутри батарей.
Малые молекулы раствора в электролите сформировали два слоя вокруг ионов лития и создали каналы для переноса этих ионов — так называемый перенос лигандов. Этот механизм и обеспечил возможность работы батареи в условиях чрезвычайных температур. По сравнению с традиционной литий-ионной химией этот метод увеличивает ионную проводимость электролита при -70 градусах в 10 000 раз.
Вдобавок новый принцип создания электролита оказался весьма эффективным для натрий-ионных и калий-ионных батарей.
