Unapređenje litijumskih baterija: Inovacije u elektrolitima za niske temperature

Litijum-jonske baterije su postale sastavni deo moderne tehnologije, napajajući sve, od prenosne elektronike do električnih vozila. Njihova visoka gustina energije, dug vek trajanja ciklusa i isplativost čine ih preferiranim izborom. Međutim, problemi sa performansama javljaju se u okruženjima sa niskim temperaturama, kao što su smanjena efikasnost punjenja, umanjeni kapacitet pražnjenja i skraćeni vek trajanja. Rešavanje ovih izazova je ključno za primene u hladnim klimatskim uslovima i specijalizovanim oblastima kao što su polarna istraživanja i vazduhoplovstvo.

Razumevanje funkcije elektrolita u litijumskim baterijama

Elektrolit u litijumskoj bateriji olakšava kretanje jona između anode i katode, proces koji je od suštinskog značaja za skladištenje i oslobađanje energije. Na niskim temperaturama, viskoznost elektrolita se povećava, a jonska provodljivost se smanjuje, što ometa transport jona. Ovo rezultira smanjenim kapacitetom i efikasnošću baterije. Pored toga, niske temperature mogu dovesti do formiranja naslaga litijumskog metala, što predstavlja bezbednosne rizike.

Strategije za poboljšanje performansi na niskim temperaturama

Istraživači istražuju različite pristupe za poboljšanje performansi elektrolita u uslovima niskih temperatura:

• Izbor rastvarača: Upotreba rastvarača sa niskim tačkama topljenja i viskoznostima može poboljšati jonsku provodljivost na nižim temperaturama. Linearni karbonati i karboksilni estri su posebno efikasni u tom pogledu.
• Aditivi: Uključivanje specifičnih aditiva može modifikovati svojstva elektrolita, poboljšavajući transport jona i smanjujući rizik od litijumskog prevlačenja. Ovi aditivi takođe mogu poboljšati formiranje stabilnih interfejsa čvrstog elektrolita, ključnih za dugovečnost baterije.
• Koncentracija soli: Podešavanje koncentracije litijumskih soli u elektrolitu može uticati na njegovu tačku smrzavanja i jonsku provodljivost, čime se poboljšavaju performanse na niskim temperaturama. Pokazalo se, na primer, da veća koncentracija LiPF6 u rastvaračima bez EC-a poboljšava ukupnu jonsku provodljivost.

Budući pravci

Tekuća istraživanja imaju za cilj razvoj elektrolita koji održavaju visoku jonsku provodljivost i stabilnost u širokom temperaturnom rasponu. Inovacije kao što su elektroliti likvidnog gasa (LGE) se istražuju zbog njihovog potencijala da efikasno funkcionišu u okruženjima sa ultra-niskim temperaturama.

Napredak u dizajnu elektrolita za niske temperature je od suštinskog značaja za proširenje operativnog opsega litijum-jonskih baterija. Fokusirajući se na izbor rastvarača, uključivanje aditiva i podešavanja koncentracije soli, istraživači prave značajne korake ka baterijama koje pouzdano rade čak i u najizazovnijim uslovima.

Izvor: tycorun.com