Spremne za rad i u najekstremnijim uslovima: Osmišljeni novi elektroliti za litijum metalne baterije

Foto: Shutterstock/asharkyu

Litijum metalne baterije imaju mnogo prednosti u odnosu na postojeće sisteme baterija, uključujući i visoku energiju. Međutim, korišćenje većine postojećih litijum metalnih baterija sa visokom energijom smatra se nebezbednim u ekstremnom okruženju, a razlog su nestabilnost i zapaljivost njihovih elektrolita, piše TechXplore.

Istraživači sa Univerziteta Bar-Ila, Univerziteta tehnologije u Sidneju, Univerziteta Đinghua i CIC energiGUNE nedavno su odlučili da razviju nove elektrolite koji bi omogućili bezbedne i stabilne operacije litijum metalnih baterija u različitom okruženju. Ovi elektroliti, predstavljeni u žurnalu Nature Energy, sintetizovani su pomoću vatrostanih polimernih matrica derivata fosfazena.

Preporučujemo

- Zamena grafitnih anoda metalnim litijumom smatra se korisnim planom za dodatno povećanje gustine energije litijumskih baterija. Međutim, rast dendrita na litijumskim anodama je okidač za katastrofalnu bezbednost, koja može da spreči njihovu praktičnu upotrebu. Da bi se rešio ovaj problem, često se koriste elektroliti bazirani na eteru jer oni relativno slabo reaguju sa litijumskim metalom – rekao je prof. Doron Aurbak, jedan od istraživača, za TechXplore.

Rastvor elektrolita baziranih na eteru ima nisku viskoznost viskozitet i visoku jonsku provodljivost. Ove korisne osobine mogu da pokrenu brzo sprovođenje litijumskih jona i razmenu napona kod litijumskih baterija.

Elektroliti bazirani na eteru takođe su veoma kompatibilni sa litijumskim metalnim anodama, pa mogu da suzbijaju dendrite dok se baterije pune. Uprkos ovim prednostima, većina rastvarača je veoma zapaljiva, što drastično smanjuje bezbednost baterija.

U novom radu, prof. Gožu Vang i njegove kolege predstavile su novu strategiju za optimizovanje elektrolita baziranih na eteru, što ih sprečava da se zapale ili iscure. Strategija je zasnovana na korišćenju BCPN monomera.

- Da bismo rešili problem zapaljivosti i slabe stabilnosti elektrolita baziranih na eteru, fluorometil 1,1,1,3,3,3-heksafluoroizopropil eter uključen je kao korastvarač ili antirastvarač koji je sa eterskim rastvaračem poboljšava otpornost na oksidaciju i katodnu stabilnost. Onda, ovi binarni elektroliti su dodati polimerizacijom BCPN monomera kako bi se postigla otpornost na plamen – rekao je Vang.

Kako navode, testovi su se pokazali uspešnim i oni su napravili baterije Li׀׀NCM811, koje su postigle visok kapacitet, bile su superiorne na niskim temperaturama, radile su pod velikim pritiskom i imale su stabilno snabdevanje energijom u teškim uslovima.

- Uspešno smo rešili problem bezbednosti za litijum metalne baterije visoke energije – rekao je Vang

(Telegraf Nauka/TechXplore)