Anonim

Plynový elektrolyt udržuje velmi studené baterie v chodu

Energie

Ben Coxworth

17. června 2017

2 obrázky

Elektrolyt zkapalněného plynu umožňuje lithiovým bateriím pracovat při teplotách pod bodem mrazu (Credit: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Z různých obav, které lidé mají ohledně elektrických automobilů, je jedna z nejčastěji slyšených obav, že jejich baterie nebudou pracovat v chladném zimním počasí. To nemusí být problém v polo-blízké budoucnosti, nicméně - vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu vytvořili nový typ elektrolytu, který umožňuje lithiovým bateriím pracovat s "vynikajícími výkony" při teplotách tak nízkých, 60 ° C (-76 ° F). Na rozdíl od toho mají tradiční lithium-iontové baterie tendenci konkákat při teplotě -20 ° C (-4 ° F).

Místo běžných kapalných organických rozpouštědel se nový elektrolyt skládá z natlakovaného zkapalněného fluormetanu. Jeho nízká viskozita umožňuje vysokou pohyblivost iontů a tím i vysokou vodivost, a to i při extrémně nízké teplotě, která by zmrazila konvenční kapalné elektrolyty. To znamená, že baterie používající plyn stále zachovávají vysoký výkon při pokojové teplotě.

Nový elektrolyt má také přirozený vypínací mechanismus, který zabraňuje "tepelnému úniku", situaci, kdy řada chemických řetězových reakcí způsobí, že se baterie přehřívá a vznítí. Při vysokých teplotách zkapalněný plyn ztrácí schopnost rozpouštět soli, což způsobuje ztrátu vodivosti akumulátoru a přerušení práce. Jakmile se ochladí, začne opět pracovat.

Navíc pravidelné kapalné elektrolyty v průběhu času negativně reagují s anodami lithiových kovových baterií, čímž se snižuje počet cyklů nabíjení / vybití, ke kterým může baterie projít, což údajně není problém s plynovým elektrolytem. Navíc nevyvolává tvorbu dendritů, což jsou usazeniny lithia podobné jehlu, které se tvoří na bateriích elektrod, a které mohou způsobit zkrat baterie.

UC San Diego vědci Yangyuchen Yang (vlevo) a Cyrus Rustomji (Kredit: David Baillot / UC San Diego Jacobs škola inženýrství)

Vědci také vyvinuli elektrolyt pro použití v elektrochemických kondenzátorech, vyrobených z zkapalněného difluormethanového plynu. Umožňuje je provozovat při teplotách nižších než -80 ° C (-112 ° F), zatímco jejich současná nízkoteplotní mezní hodnota je -40 ° C (-40 ° F).

Nakonec se očekává, že baterie a kondenzátory používající takové elektrolyty by mohly pracovat při teplotách až -100 ° C (-148 ° F), což by umožnilo jejich použití v kosmických sondách zkoumajících vnější planety jako Jupiter a Saturn.

Výzkum vedl prof. Shirley Meng a postgraduální výzkumný pracovník Cyrus Rustomji. To je popsáno v příspěvku, který byl dnes zveřejněn v časopise Science .

Zdroj: UC San Diego

UC San Diego vědci Yangyuchen Yang (vlevo) a Cyrus Rustomji (Kredit: David Baillot / UC San Diego Jacobs škola inženýrství)

Elektrolyt zkapalněného plynu umožňuje lithiovým bateriím pracovat při teplotách pod bodem mrazu (Credit: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Doporučená Redakce Choice