Udvidelse af temperaturområdet for lithium-ion-batterier

Elbiler kæmper med ekstreme temperaturer, hovedsageligt på grund af påvirkninger af elektrolytopløsningerne i deres lithium-ion-batterier. Nu, forskere har udviklet nye elektrolytter, der indeholder flere tilsætningsstoffer, der fungerer bedre over et bredt temperaturområde. De rapporterer deres resultater i ACS anvendte materialer og grænseflader .

Lithium-ion-batterier er meget udbredt i mobiltelefoner, bærbare computere og elbiler. Elektrolytopløsningerne i disse batterier leder ioner mellem den negative elektrode (anode) og positive elektrode (katode) for at drive batteriet. En uundværlig komponent i de fleste af disse løsninger, ethylencarbonat hjælper med at skabe et beskyttende lag, forhindre yderligere nedbrydning af elektrolytkomponenter, når de interagerer med anoden. Imidlertid, ethylencarbonat har et højt smeltepunkt, hvilket begrænser dens ydeevne ved lave temperaturer. Wu Xu og kolleger viste tidligere, at de kunne udvide temperaturområdet for lithium-ion-batterier ved delvist at erstatte ethylencarbonat med propylencarbonat og tilføje cæsiumhexafluorphosphat. Men de ønskede at forbedre temperaturområdet endnu mere, så lithium-ion-batterier kunne fungere godt fra -40 til 140 F.

Forskerne testede virkningerne af fem elektrolyttilsætningsstoffer på ydeevnen af ​​lithium-ion-batterier inden for dette temperaturområde. De identificerede en optimeret kombination af tre forbindelser, som de tilføjede til deres tidligere elektrolytopløsning. Denne nye kombination forårsagede dannelsen af ​​stærkt ledende, ensartede og robuste beskyttelseslag på både anoden og katoden. Batterier, der indeholdt den optimerede elektrolyt, havde en markant forbedret afladningsydelse ved -40 F og langsigtet cykelstabilitet ved 77 F, sammen med lidt forbedret cykelstabilitet ved 140 F.