Литий-ионные батареи питают большую часть современного мира, поэтому повышение производительности может принести пользу широкому спектру устройств. Ученые в Японии придумали новый ингредиент, который, по их словам, может обеспечить большую безопасность и способность работать при более высоких напряжениях, повышая перспективу электромобилей или смартфонов, которые работают дольше на каждом заряде.
Исследование было проведено учеными Токийского университета (UT), которые были сосредоточены на той части батареи, которая известна как электролит. Это раствор, который переносит ионы лития взад и вперед между электродами батареи, когда она заряжается и разряжается, и, экспериментируя с альтернативами растворителю, обычно используемому в современных устройствах, команда считает, что она нашла лучший вариант.
«Напряжение батареи ограничено ее электролитным материалом», — говорит профессор Ацуо Ямада (Atsuo Yamada). «Электролитный растворитель в литий-ионных батареях сейчас такой же, как и в начале 1990-х годов, когда батареи были коммерциализированы». Мы думали, что есть место для улучшения, и нашли его». Наш новый электролит на основе фторсодержащего циклического фосфатного растворителя (TFEP) значительно улучшает существующий карбонат этилена (EC), который широко используется в батареях сегодня».
По словам команды, растворитель EC, который используется в качестве электролита в современных батареях, становится как легковоспламеняющимся, так и нестабильным выше 4,3 В, в то время как электролит TFEP, разработанный и испытанный командой, может обрабатывать до 4,9 В.
При дальнейшей работе это дополнительное напряжение от батареи того же размера может означать электромобили, которые могут двигаться дальше на каждом заряде. То же самое относится к продлению срока службы батареи смартфонов, ноутбуков, планшетов или чего-либо еще, работающего на литий-ионных батареях.
«Большинство исследований электролитов — это немного проб и ошибок, с небольшими изменениями в базовой химии, которые редко дают какие-либо преимущества», — говорит Ямада. «Наш подход исходил из теоретического понимания глубинных молекулярных структур. Мы предсказали безопасные, высоковольтные свойства до того, как экспериментально проверили их. Так что это был очень приятный сюрприз».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Energy.
Источник:
