Китайские ученые из Южно-Китайского педагогического университета разработали твердотельный электролит с широким температурным диапазоном: стабильная работа от -40 до 55 °C

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Южно-Китайского педагогического университета (South China Normal University) разработала твердотельный электролит на основе сшитого политетрагидрофурана (poly(tetrahydrofuran), poly(THF)), полученный методом in situ полимеризации. Это позволяет литий-металлическим аккумуляторам стабильно работать в широком температурном диапазоне от -40 °C до 55 °C, сохраняя при этом высоковольтные характеристики.

Твердотельные аккумуляторы рассматриваются как альтернатива традиционным литий-ионным батареям, однако большинство твердых полимерных электролитов страдают от низкой ионной проводимости, плохого контакта с электродами и ограниченной стабильности при высоком напряжении. Существующие полиэфирные электролиты, полученные методом in situ полимеризации, также склонны к деградации при работе с высоковольтными катодами, что сокращает срок службы батареи.

Команда использовала процесс in situ полимеризации, позволяющий формировать электролит непосредственно внутри аккумулятора. Жидкий предшественник обеспечивает плотный контакт с электродами до отверждения и совместим с существующими методами производства литий-ионных аккумуляторов. Заменив распространенный мономер 1,3-диоксолан на тетрагидрофуран (tetrahydrofuran), исследователи повысили окислительную стабильность электролита до 4,9 В. Этиленгликольдиглицидиловый эфир (ethylene glycol diglycidyl ether) в качестве сшивающего агента формирует трехмерную структуру, создавая дополнительные пути для движения ионов лития и увеличивая ионную проводимость при комнатной температуре до 3,3 мСм/см. Лития дифтор(оксалато)борат (lithium difluoro(oxalato)borate, LiDFOB) выполняет функции как литиевой соли, так и инициатора, а также образует на поверхности электродов защитный слой, содержащий фторид лития и бор-кислород-фторные соединения, подавляя побочные реакции.

В тестах с катодами из богатого никелем NCM811 и литий-кобальтового оксида (lithium cobalt oxide) данный электролит продемонстрировал минимальную потерю емкости после сотен циклов при высоком отсекающем напряжении 4,5 В и способен работать в температурном диапазоне от -40 °C до 55 °C. Исследователи отмечают, что этот материал подходит для электромобилей, электрических самолетов вертикального взлета и посадки, а также для систем накопления энергии уровня электросети.

По мнению исследовательской группы, данная стратегия может быть распространена на натриевые и литий-серные аккумуляторные системы. Результаты работы опубликованы в журнале eScience Energy.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com