Китайские учёные создали литиевую батарею, способную работать при −50 °C

Работа выполнена учёными Nankai University в городе Tianjin. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.

Современные коммерческие литиевые аккумуляторы обычно используют жидкие электролиты на основе литиевых солей и карбонатных растворителей. При сильном охлаждении такие электролиты теряют подвижность, что резко снижает эффективность переноса ионов лития. В результате большинство подобных батарей практически перестают работать при температурах около −50 °C.

Китайская команда предложила альтернативный подход. Учёные синтезировали новый тип фторированного углеводородного растворителя для электролита. Тонкая настройка электронной плотности атомов фтора и молекулярной структуры позволила добиться эффективного растворения литиевых солей без применения традиционных карбонатных систем.

После дальнейшей оптимизации исследователи сформулировали принципы проектирования такого электролита и обеспечили его совместимость с литий-металлическими анодами. По сравнению с традиционными растворами новая система обладает лучшей смачиваемостью поверхности электродов и более высокой ионной проводимостью, благодаря чему требуется меньше активного материала.

Ключевым фактором стала более слабая связь лития с атомами фтора. Это позволяет ионам перемещаться быстрее даже при крайне низких температурах, обеспечивая эффективную передачу заряда.

Созданная литий-металлическая батарея демонстрирует энергетическую плотность около 700 Вт·ч/кг при комнатной температуре. Даже при −50 °C аккумулятор сохраняет почти 400 Вт·ч/кг, что существенно превосходит показатели большинства существующих систем хранения энергии.

Разработчики считают, что новая технология может найти применение в электромобилях, автономных роботах, авиации малых высот, полярных экспедициях и космических аппаратах, где требуется стабильная работа источников питания в экстремально холодной среде.