Новая перезаряжаемая батарея отдает заряд даже при -70°C, температуре, при которой типичные литиево-ионные батареи, которые питают многие из современных сотовых телефонов, электромобилей и других устройств, не работают. Батареи, которые выдерживают такие холодные условия, могут помочь построить электронику, которая функционирует в некоторых из самых холодных мест на Земле или на космических роверах на Марсе.
Внутри литиево-ионных батарей ионы протекают между положительными и отрицательными электродами, через вещество, называемое электролитом. По мере того, как температура падает, ионы медленнее перемещаются через электролит. Холод также делает более трудным для ионов способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решётку , когда они пересекают батарею. Ионы должны разрушить материал, чтобы вписаться в электрод, объясняет Шаоли Донг, исследователь из университета Фудань в Шанхае.
Холодные условия делают обычные литиево-ионные батареи менее эффективными. При -40°C эти батареи обеспечивают около 12 процентов от заряда, который они выдают при комнатной температуре; при -70°C, они вообще не работают.
Новая батарея, описанная в издании Joule, содержит особый вид электролита, который позволяет ионам легко течь между электродами даже при сильном холоде. Исследователи также оснастили свою батарею электродами из органических соединений, а не типичными материалами, богатыми переходными металлами. Ионы могут размещаться в этом органическом материале, не отрываясь от прилипающего к ним материала электролита. Таким образом, эти органические электроды захватывают и выделяют ионы легче, чем электроды в обычных батареях, даже при низких температурах, говорит Донг.
Поскольку ионы протекают лучше и легче соединяются с электродами при более низких температурах, батарея удерживает около 70% от своей зарядной емкости при комнатной температуре даже при -70°С.
Тем не менее, батарея отдает меньше энергии на грамм, чем стандартные литий-ионные батареи, говорит Ширли Мэн, ученый-материаловед из Калифорнийского университета в Сан-Диего, которая не участвует в работе. Она хотела бы узнать, может ли быть построена более энергоемкая версия батареи.
Больше информации: X. Dong et al. Organic batteries operated at –70°C. Joule. Published online February 28, 2018. doi:10.1016/j.joule.2018.01.017.
Подпишитесь на наш канал в Telegram
