Keine Angst vor einem kalten Abschalten, die neue kalte Umgebung mit Lithiumbatterien kann auch effizient arbeiten

Ein wichtiger Durchbruch auf dem Gebiet der elektrolytischen Chemie, der in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, besteht darin, dass amerikanische Wissenschaftler erstmals Flüssiggas als Ersatz für Elektrolyte verwendet haben, wodurch Lithiumbatterien und Superkondensatoren bei minus 60 ° effizient arbeiten können C bzw. minus 80 ° C. Die neue Technologie verbessert nicht nur die Laufleistung von Elektrofahrzeugen mit einfacher Ladung im kalten Winter, sondern liefert auch Strom für Drohnen, Satelliten und interstellare Detektoren in extrem kalten Umgebungen.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist allgemein der Ansicht, dass Elektrolyte der größte Engpass bei der Verbesserung der Leistung von Energiespeichern sind. Flüssige Elektrolyte befinden sich bereits an der Grenze der Forschung, und viele Wissenschaftler konzentrieren sich jetzt auf feste Elektrolyte. Professor Mengying, Direktor des Zentrums für nachhaltige Elektrizität und Energie und des Labors für Energiespeicherung und -umwandlung an der Universität von Kalifornien in San Diego, führte sein Team jedoch in die entgegengesetzte Richtung, untersuchte gasförmige Elektrolyte und erzielte Durchbrüche. Diese gasförmigen Elektrolyte können unter bestimmten Drücken flüssig sein und sind widerstandsfähiger gegen Gefrieren.

In der neuen Studie wählten sie zwei Flüssiggase, Fluormethan und Difluormethan, aus einer großen Anzahl von Gaskandidaten aus, um Elektrolyte für Lithiumbatterien bzw. Superkondensatoren herzustellen, sodass die minimale Betriebstemperatur von Lithiumbatterien von minus 20 ° C reicht . Bei minus 60 ° C reicht die Betriebstemperatur des Superkondensators von minus 40 ° C bis minus 80 ° C. Darüber hinaus bleiben diese Elektrolyte nach Rückkehr zur normalen Raumtemperatur in einem effizienten Betriebszustand.

Diese gasförmigen Elektrolyte erzeugen nicht nur Arbeitsaufzeichnungen bei niedrigen Temperaturen, sondern überwinden auch die bei Lithiumbatterien häufig auftretenden thermischen Durchgehensprobleme und haben einen sichereren Vorteil. Durchgehende Hitze ist ein Teufelskreis von Wärme in der Batterie. Wenn die Batterie arbeitet, steigt die Temperatur und eine Reihe chemischer Reaktionen werden ausgelöst. Die durch diese Reaktionen erzeugte Wärme erwärmt die Batterie weiter und bewirkt, dass sie sich ausdehnt und zerstört. Gasförmige Elektrolyte aktivieren jedoch bei Temperaturen über Raumtemperatur einen natürlichen Abschaltmechanismus, der dazu führt, dass die Batterie ihre Leitfähigkeit verliert und nicht mehr funktioniert, wodurch eine Überhitzung der Batterie verhindert wird.

Die neuesten Forschungsergebnisse haben auch eine weitere Herausforderung hinsichtlich der kurzen Lebensdauer von Lithiumbatterien bewältigt. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner Fähigkeit, mehr Ladungen zu speichern, wird Lithiummetall als das ultimative Elektrodenmaterial erkannt. Lithium reagiert jedoch mit herkömmlichen Elektrolyten, bildet nadelförmige Vorsprünge auf der Oberfläche der Elektrode, trennt die Batterie und verursacht Kurzschlüsse in der Anzahl der Ladungen und Entladungen. Zu klein. Der neue Elektrolyt bildet keinen Vorsprung, was die Batterielebensdauer erheblich verlängert.

Die Forscher sagen, dass der nächste Schritt darin besteht, das Ziel von Lithiumbatterien zu erreichen, die bei niedrigeren Temperaturen (minus 100 ° C) betrieben werden und neue Technologien für Weltraumsonden wie Mars und sogar Jupiter und Saturn bereitstellen.

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