Китайская исследовательская группа разработала электролит на основе монофторированных гидрофторуглеродных (ГФУ) растворителей, способный достигать плотности энергии более 700 Вт·ч/кг при комнатной температуре и около 400 Вт· ч/ кг при −50 °C, что является значительным улучшением по сравнению с существующими технологиями.
Их работа, недавно опубликованная в журнале Nature , имеет потенциальные области применения в электромобилях, аэрокосмической отрасли и системах хранения энергии для работы в экстремальных климатических условиях.
Замена растворителей электролита В электрохимических устройствах хранения энергии, таких как литиевые батареи, электролитный материал способствует переносу заряда между катодом и анодом.
Этому способствуют растворители, помогающие растворять соли лития.
В качестве растворителей электролита в батареях традиционно используются лиганды на основе кислорода и азота.
Однако эти материалы препятствуют переносу заряда на границе раздела электрод-электролит, особенно в условиях быстрой зарядки или низких температур, из-за сильного связывания.
Ученые пытались модифицировать растворители на основе кислорода и азота, но это часто приводило к увеличению вязкости растворителя или снижению его эффективности при низких температурах.
В качестве замены были предложены гидрофторуглероды (ГФУ) , хотя некоторые исследования показали плохую растворимость солей и нестабильность с металлическим литием.
Однако исследовательская группа, участвовавшая в новом исследовании, полагала, что ГФУ могут лучше растворять соли лития после некоторых модификаций.
«Если удастся точно спроектировать эксклюзивную координацию HFC–F и Li + путем усиления основности Льюиса атомов F, что позволит обеспечить существенное растворение солей лития, то предсказуемо низкие энергии связывания будут способствовать улучшению межфазной кинетики энергоемких батарей», — пишут они.
Более высокая плотность энергии, более низкие температуры Для достижения этих целей команда синтезировала и охарактеризовала шесть различных растворителей на основе ГФУ, а затем протестировала их электрохимические характеристики в дисковых и пакетных элементах в широком диапазоне температур.
Было обнаружено, что вновь синтезированные растворители растворяют соли лития в концентрации >2 моль/л.
Один из растворителей, в частности, превзошел ожидания, хорошо работая даже при температуре −50 °C.
Среди них литий-ионный электролит на основе 1,3-дифторпропана (DFP) обладает всеми преимуществами для энергоемких и низкотемпературных батарей, включая низкую вязкость (0,95 сП), высокую окислительную стабильность (>4,9 В) и ионную проводимость 0,29 мСм·см⁻¹ при −70 °C.
Благодаря включению атомов F в первую сольватационную оболочку, слабая координация F–Li⁺ облегчает процесс осаждения/удаления Li с кулоновской эффективностью (CE) до 99,7% и обеспечивает плотность обменного тока на порядок выше, чем при координации O–Li⁺ при −50 °C.
«Эти электролиты также позволяют использовать литий-металлические пакетные элементы питания при количестве электролита менее 0,5 г·А⁻¹ , достигая плотности энергии более 700 Вт·ч· кг⁻¹ при комнатной температуре и около 400 Вт·ч· кг⁻¹ при −50 °C», — пишут авторы исследования.
Современные высокопроизводительные элементы, такие как используемые в электромобилях, обычно достигают удельной емкости около 250–270 Вт·ч/кг при комнатной температуре, а это значит, что новый электролит обеспечивает значительное улучшение и возможность использования батарей в экстремальных климатических условиях.
Команда отмечает, что дальнейшие улучшения могут еще больше расширить температурный диапазон и повысить стабильность.
Авторы исследования пишут:
«Благодаря дальнейшей модуляции числа атомов углерода и фтора можно создавать высококипящие (>100 °C) ГФУ с хорошо сохраняющейся совместимостью с металлическим литием.
Фитохромная координационная химия открывает многообещающий путь к преодолению предела мощности и плотности энергии батарей».
Сообщает android-robot.com
Новость из рубрики: Наука и Технологии
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- Ушаков: Россия и США продолжают контакты по закрытым каналам...
- Японская надежность за доступную цену: Почему стоит покупать Suzuki Grand Vitara второго поколения на «вторичке», несмотря на слабые места...
- «Контакты не прерывались»: Песков о взаимодействии России и Азербайджана...
- Роль инноваций в развитии рынка антрацита и металлургических углей в России...
- Альпинист Ищенко заявил, что Наговицина сломала ногу еще до восхождения на пик Победы: «Она поступила безответственно. В таком состоянии нельзя идти в горы»...
- В НЦ «Россия» открылся форум Международного волонтерского корпуса 80-летия Победы...
13:10, 01 Сен В Китае разработан робот для суррогатного материнства Новая эра репродуктивных технологий Современные достижения в области робототехники и биомедицинских технологий открывают ранее немыслимые возможности. Одной из самых дис...
21:10, 09 Мар Разработан робот для ликвидации разливов нефти Инженеры из Университета RMIT в Австралии создали дистанционно управляемого мини-робота, который собирает нефтяные разливы с помощью инновационной системы фильтрации, вд...
15:10, 09 Дек В ЮЗГУ разработан рециклинг безвольфрамовых твердых сплавов В Юго-Западном государственном университете в рамках гранта Российского научного фонда (№ 24-29-00316, https://rscf.ru/project/24-29-00316/) под руководством доктора тех...
17:10, 14 Окт Разработан самовосстанавливающий слой для твердотельных литиевых аккумуляторов Ученые придумали новый способ повышения безопасности и производительности твердотельных литий-металлических аккумуляторов (ASSLMB) — технологии источников энергии следую...
22:10, 30 Дек Заболеваемость гриппом в Тверской области остается высокой Тверское региональное Управление Роспотребнадзора сообщило, что за минувшую неделю в Верхневолжье зарегистрировано 8 тысяч новых больных с респираторными вирусными инфек...
23:10, 06 Дек Из-за коллапса животные с высокой скоростью перемещаются к полюсам Глобальное потепление заставляет виды следовать инстинкту самосохранения.
Эксперты провели масштабный анализ того, как менялись области обитания живых организмов на земн...
07:10, 28 Дек HONOR представила суперсмартфоны Win и Win RT — экраны на 185 Гц, батареи на 10 000 мА*ч HONOR представила в Китае новую линейку производительных смартфонов Win.
Серия включает две модели — Win и Win RT, которые делают ставку на высокую производительность, в...
23:10, 08 Ноя Кремниевые батареи в смартфонах: это хорошо или плохо? Всего несколько лет назад аккумулятор емкостью 5000 мАч считался эталоном для любого смартфона. Но кремний-углеродные батареи совершили настоящую революцию на рынке моби...
22:10, 12 Авг Минздрав бессилен – Саратовец с высокой температурой едва дождался помощи Россиянин мучился с температурой более 40 градусов, но в «скорой» этот случай экстренным не сочли. Позиция Минздрава вовсе вогнала мужчину в ступор. Саратове...
15:10, 20 Фев Доля кроссоверов и внедорожников на авторынке РФ стала самой высокой в истории Кроссоверы и внедорожники в прошлом году окончательно закрепили свое господство на российском рынке. По данным агентства «Автостат», основанным на информации АО «ППК», н...
08:10, 30 Янв 17-летняя дочь Николь Кидман дебютировала на Неделе высокой моды Старшая дочь Николь Кидман и Кита Урбана впервые вышла на подиум в рамках Недели высокой моды в Париже. 17-летняя Сандэй Роуз приняла участие в показе Dior, в рамках кот...
00:10, 17 Янв Honor раскрыла ёмкость батареи сверхтонкого Magic8 Pro Air Honor готовится официально представить смартфон Magic8 Pro Air 19 января и постепенно раскрывает его характеристики. Устройство станет ответом бренда на тренд ультратонк...
19:10, 25 Авг Быстрая зарядка Xiaomi «убивает» батареи смартфонов За 8 месяцев ёмкость батареи Xiaomi Mi 8 снизилась почти на 700 мАч. Технология быстрой зарядки, появившаяся сравнительно недавно, позволяет сократить время «у роз...
18:10, 21 Окт IBM и Groq объединяют усилия для ускорения развертывания корпоративного ИИ с высокой скоростью и масштабируемостью Компании IBM и Groq объявили о стратегическом партнерстве с целью предоставления клиентам возможностей высокоскоростного ИИ-инференса по доступной цене. Объединение wats...
09:10, 01 Янв Смартфоны Galaxy Ultra могут получить батареи больше 5 000 мАч Samsung впервые за несколько лет может увеличить ёмкость аккумуляторов в линейке Galaxy Ultra: по данным профильных изданий и утечек, компания рассматривает батареи свыш...
12:10, 26 Фев Китайские ученые создали новые батареи для электромобилей из пластика Аккумуляторы, которые используются в современных электромобилях, зависят от тяжёлых металлов — таких как кобальт и никель. Эти элементы трудно добывать, они дороги...
06:10, 09 Сен iPhone 17 Pro: рост автономности на фоне 19% прибавки ёмкости батареи Накануне сентябрьской презентации Apple стали известны ёмкости аккумуляторов всей линейки iPhone 17 из китайских регуляторных документов. Все модели получат более крупны...
05:10, 29 Авг Apple пугает пользователей, экономящих на замене батареи к iPhone О «неофициальной» батарее будет сообщать бесконечное напоминание, которое заблокирует ряд функций диагностики. Американская компания давно зарекомендовала се...
19:10, 09 Фев Реальная цена батареи iPhone 17 Pro в 10 раз меньше, чем взимает Apple за замену Огромные наценки Apple на замену аккумуляторов давно вызывают шок у пользователей. По данным источников, батарея для iPhone 17 Pro Max обходится производителю всего в $1...
13:10, 16 Янв В Android 16 исправили утечку заряда батареи, зависание устройств и не только Google выпустила обновление Android 16 QPR3 Beta 2. Апдейт исправляет критические сбои системы, зависания, проблемы с уведомлениями и разрядкой батареи, а также улучшает...
20:10, 13 Авг Новый подход позволяет роям дронов автономно перемещаться в сложных условиях на высокой скорости Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), обычно называемые дронами, широко используются во всем мире для решения различных задач, включая видеосъемку различных целей, на...
04:10, 30 Янв Неделя высокой моды: Анна Нетребко, Ида Кехман, Лилия Рах и Оксана Бондаренко на показе Yanina В Париже в рамках Недели высокой моды прошёл показ бренда Yanina. Шоу посетили: Анна Нетребко, Ида Кехман, Екатерина Мухина, Виктория Борисевич, Оксана Бондаренко, Лилия...
11:10, 20 Ноя Philips представила игровой OLED-монитор Evnia 27M2N6501L с QD-матрицей и высокой частотой обновления Компания Philips анонсировала выпуск нового 27-дюймового игрового OLED-монитора Evnia 27M2N6501L, предназначенного для рынков Европы и Великобритании. Этот монитор входи...
08:10, 05 Сен Невосполнимая утрата мира высокой моды: жизненный путь великого кутюрье Джорджио Армани Имя величайшего итальянского модельера Джорджио Армани известно в каждом уголке мира. Сегодня, на 92-м году жизни, его не стало. От мечты о медицине до модельера: юность...
03:10, 30 Дек Honor полностью скопировала iPhone 17 Pro. Клон установил рекорд по емкости батареи Apple начала существенно увеличивать емкость батарей в своих флагманских устройствах только с выходом iPhone 17 Pro. Однако в Китае это уже далеко не инновации: там толь...
19:10, 23 Фев Британские ученые: даже самые старые электромобили сохраняют заряд батареи в 85% Крупнейшее в Великобритании исследование состояния аккумуляторов подержанных электромобилей показало, что средний уровень их исправности среди машин всех возрастов соста...
13:10, 19 Ноя Использовать iPhone и MacBook на зарядке или работать от батареи? Рассказываем, что безопаснее для аккумулятора Для кого-то может показаться странным, но использовать современные устройства в режиме постоянной зарядки можно, причем полностью безопасно. Да что там безопасно: это да...
12:10, 26 Фев Volvo отзывает более 40 тысяч электрокроссоверов EX30 из-за риска возгорания батареи Новый компактный кроссовер Volvo продолжает доставлять компании одну проблему за другой. Volvo объявила о глобальном отзыве более 40 000 автомобилей Volvo EX30. Причина ...
07:10, 11 Янв Разрабатываются устойчивые к коррозии цинково-бромные проточные батареи для крупномасштабного хранения энергии в энергосистемах Ученые нашли способ вывести цинк-бромные проточные батареи на новый уровень. Улавливая коррозионно-активный бром с помощью простого молекулярного поглотителя, они смогли...
20:10, 27 Янв Неделя высокой моды: Николь Кидман, Пенелопа Крус, Дуа Липа, Шарлотта Казираги и Ольга Карпуть посетили показ Chanel В Париже в рамках Недели высокой моды креативный директор Chanel Матье Блази представил свою дебютную кутюрную коллекцию. Шоу посетили: Николь Кидман, Пенелопа Крус, Дуа...
10:10, 04 Ноя "Как быть, если чемпионат мира, а ты в таком состоянии?". Сашу Плющенко увезли на скорой после выступления в шоу отца с высокой температурой Александра Плющенко, 12-летнего сына Евгения Плющенко и Яны Рудковской, увезли в больницу на скорой помощи после вчерашнего выступления в ледовом шоу “Спящая красавица” ...
07:10, 28 Янв Неделя высокой моды: Джефф Безос и Лорен Санчес, Наталья Водянова, Бернар Арно, Дженнифер Лоуренс и Брижит Макрон на показе Dior Вчера в рамках Недели высокой моды в Париже креативный директор Dior Джонатан Андерсон представил свою первую кутюрную коллекцию. Шоу в числе прочих посетили: Дженнифер ...
02:10, 10 Янв Батареи CATL показали рекордно низкую деградацию в ходе испытаний электромобилей на 2 миллионах километров в реальных условиях на дорогах Китая Компания Contemporary Amperex Technology (CATL) продемонстрировала лучшие в отрасли показатели деградации батарей в ходе реальных испытаний. Данные Morgan Stanley Resear...
22:10, 26 Янв Неделя высокой моды: Рената Литвинова, Джефф Безос и Лорен Санчес, Деми Мур, Карла Бруни и Тейяна Тейлор в "голом" платье на показе Schiaparelli В Париже стартовала Неделя высокой моды. Первым свою новую коллекцию представил модный дом Schiaparelli. Шоу посетили: Рената Литвинова, миллиардер и основатель Amazon Д...
04:10, 31 Дек Батарей емкостью 20 000 мАч в смартфонах Samsung не будет, а вот батареи емкостью 8000 мАч вполне могут появиться — ведется их разработка Со времен фиаско Galaxy Note 7 в 2016 году Samsung применяет ультраконсервативный подход к своим аккумуляторам: компания не спешит наращивать емкость, как это делают кит...