Команда специалистов во главе с профессором Дж. Ли Фэном из Института исследований металлов Академии наук Китая заявила о создании инновационной технологии изготовления электролита для литий-металлических батарей, позволяющей значительно увеличить уровень их эффективности в условиях отрицательных температур окружающей среды. Результаты проведённой работы были представлены в журнале Американского химического общества.

В опубликованном материале уточняется, что литий-металлические аккумуляторы выступают на данный момент одной из наиболее перспективных разновидностей батарей за счёт высокой удельной ёмкости литий-металлического анода и повышенной плотности хранения энергии.

Однако такие батареи имеют общий известный недостаток: в карбонатных электролитах происходит активное взаимодействие молекул растворителя с ионами Li+, что существенно препятствует их миграции и уменьшает степень стабильности поверхностного интерфейса «литий-металл». Из-за этого процесса значительно уменьшается эффективность литий-металлических аккумуляторов при отрицательных температурах окружающей среды.

Китайские исследователи выяснили, что это происходит по той причине, что энергия формирования кислородных связей в растворителе взаимосвязана с координацией ионов и межфазным переносом. Китайские эксперты отследили воздействие на структуру и температурную адаптируемость электролита разных кислородных связей, в том числе S=O, C=O и C–O.

После изучения этих данных китайские учёные сделали вывод о том, что намного целесообразнее будет использовать в батареях эфирные растворители со слабыми кислородными связями на базе тетрагидрофурана (C4H8O). Помимо этого, отмечается, что взаимодействие Li+ с растворителями дополнительно ослабляется из-за водородных связей между молекулами фторированного и эфирного растворителя.

В результате группа учёных установила, что новый состав электролита существенно ускорит процесс растворения Li+, а также практически устранит все побочные эффекты растворителей в плане межфазного переноса и стабильности. В процессе проведения тестов литий-металлические аккумуляторы с новым электролитом, изобретённым китайскими учёными, показали 100%-ное сохранение ёмкости после 150 циклов зарядки-разрядки как при комнатной температуре, так и при отрицательных температурах в диапазоне от -20°C до -40°C.

Ещё по теме: