Gasselektrolytt holder veldig kalde batterier i gang

Energi

Ben Coxworth

17. juni 2017

2 bilder

Den flytende gasselektrolytten tillater litiumbatterier å fungere ved temperaturer godt under frysing (Kreditt: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Av de ulike bekymringene som folk har med hensyn til elektriske biler, er en av de oftest hørte bekymringene om at deres batterier ikke vil fungere i kaldt vintervær. Det kan ikke være et problem i den semi-nær fremtid, men forskere ved University of California, San Diego, har skapt en ny type elektrolytt som gjør det mulig for litiumbatterier å arbeide med "utmerket ytelse" ved så lave temperaturer som - 60 ºC (-76 ºF). I motsetning til dette har tradisjonelle litiumionbatterier en tendens til å koble ut ved -20 ºC (-4 ºF).

I stedet for de vanlige væskeformige organiske løsningsmidlene er den nye elektrolytten sammensatt av trykksatt flytende fluorometan-gass. Dens lave viskositet tillater høy ionmobilitet og dermed høy ledningsevne, selv i ekstremt kalde temperaturer som vil fryse konvensjonelle flytende elektrolytter. Når det er sagt, beholder batterier som bruker gassen, fortsatt høy ytelse mens de er i romtemperatur.

Den nye elektrolytten har også en naturlig avstengningsmekanisme som forhindrer "termisk bortfelling, " en situasjon der en rekke kjemiske kjedereaksjoner fører til at et batteri blir overopphetet og brann. Ved høye temperaturer mister den flytende gassen sin evne til å oppløse salter, noe som fører til at batteriet mister ledningsevne og slutter å arbeide. Når det er avkjølt, begynner det å fungere igjen.

I tillegg reagerer vanlige væskeelektrolytter negativt med litiummetallbatterier i løpet av tiden, noe som reduserer antall ladnings- / utladnings-sykluser som batteriet kan gå gjennom - dette er angivelig ikke et problem med gasselektrolytten. I tillegg forårsaker det ikke dannelsen av dendriter, som er nållignende litiumavsetninger som dannes på batterielektroder, og det kan føre til at batteriet kortslutes.

UC San Diego forskere Yangyuchen Yang (venstre) og Cyrus Rustomji (Kreditt: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Forskerne har også utviklet en elektrolytt for bruk i elektrokjemiske kondensatorer, laget av flytende difluormetan-gass. Den lar dem kjøre ved temperaturer så lave som -80 ºC, mens deres nåværende lavtemperaturgrense ligger ved -40 ºC (-40 ºF).

I det siste håper det at batterier og kondensatorer som bruker slike elektrolytter, kan operere ved temperaturer så lave som -100 ºC, slik at de kan brukes i romprober som utforsker ytre planeter som Jupiter og Saturn.

Forskningen ble ledet av prof. Shirley Meng og postdoktorforsker Cyrus Rustomji. Det er beskrevet i et papir som ble publisert denne torsdagen i tidsskriftet Science .

Kilde: UC San Diego

UC San Diego forskere Yangyuchen Yang (venstre) og Cyrus Rustomji (Kreditt: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Den flytende gasselektrolytten tillater litiumbatterier å fungere ved temperaturer godt under frysing (Kreditt: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering)

Anbefalt Redaksjonens