Учёные из Нанькайского университета в Тяньцзине и Шанхайского института космических источников энергии (SISP) разработали новый гидрофторуглеродный электролит, который радикально улучшает характеристики литиевых батарей в условиях сильного холода. По данным исследования, опубликованного в журнале Nature, батареи с этим электролитом сохраняют работоспособность при температуре до −70 °C и обладают значительно большей энергетической плотностью.
Обычные электролиты на основе соединений азота и кислорода при низких температурах сильно густеют, ионы лития перемещаются медленнее, что приводит к резкому падению мощности, увеличению времени зарядки и потере ёмкости. Именно поэтому электромобили в сильный мороз теряют значительную часть запаса хода.
Новый электролит на основе гидрофторуглеродов обладает низкой вязкостью даже при экстремальном холоде и высокой стабильностью. В лабораторных тестах литий-металлические pouch-элементы показали энергетическую плотность 317 Вт·ч/кг при комнатной температуре и 181 Вт·ч/кг при −46 °C. Для сравнения: современные литий-ионные батареи электромобилей (например, Tesla) имеют плотность 73–136 Вт·ч/кг при комнатной температуре, а при −20 °C этот показатель падает более чем в два раза.
Практическое значение
По словам одного из авторов исследования, Ли Юна (Li Yong), при одинаковой массе батареи ёмкость хранения энергии при комнатной температуре возрастает в 2–3 раза. Это означает, что электромобили с новой технологией могут проезжать в два-три раза большее расстояние на одном заряде при тех же габаритах аккумулятора.
Помимо автопрома, технология открывает новые возможности для:
- дронов и роботов, работающих в холодных регионах (включая Антарктиду);
- смартфонов и потребительской электроники, которые будут дольше работать зимой;
- спутников и космических аппаратов, подверженных резким температурным перепадам.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
