Леден електролит може да захранва батериите

Изследователи откриват литиевата проводимост в твърди органични електролити

Ваня Милева Последна промяна на 11 March 2026 в 00:00 3465 0

Йонно-транспортни свойства на органични ледени електролити

Кредит Advanced Materials (2026). DOI: 10.1002/adma.202512268
Йонно-транспортни свойства на органични ледени електролити.

Изследователски екип, свързан с южнокорейския Национален институт за наука и технологии в Улсан, демонстрира, че течните електролити, когато се замразят, могат да улеснят литиево-йонната проводимост, достатъчна за работата на батерия – оспорвайки традиционното схващане, че електролитите трябва да са в течна форма, за да функционират. Проучването разкрива и механизма на литиево-йонен трансфер в органични ледени електролити, откривайки нови възможности за разработване на твърдоподобни електролити за литиево-метални батерии.

Констатациите са публикувани онлайн в списание Advanced Materials.

Как е направен замразеният електролит

Екипът създава органичен леден електролит на базата на етиленкарбонат (EC), цикличен карбонат, често използван в потребителските батерии.

Изследователите проучват колко добре се провеждат йони и колко ефективно се транспортират литиеви йони в замразено състояние. Резултатите им показали, че тези електролити действат чрез механизъм на прескачане в твърда структура, образувана от имобилизирани молекули на разтворителя.

Защо замразените електролити са важни за литиево-металните батерии

В конвенционалните литиево-йонни батерии електролитът е течен разтвор на литиеви соли, разтворени в органични разтворители, което позволява на литиевите йони да се движат между електродите по време на зареждане и разреждане.

Етиленкарбонатът има точка на топене около 37°C, така че е твърд при стайна температура (~25°C). Обикновено се смесва с други разтворители, за да се понижи тази точка на топене. В това проучване обаче е разработен електролит само с малко количество литиева сол, поддържайки го в замръзнало, подобно на лед състояние.

Производителност и предимства на ледения електролит

Експерименталните резултати показват, че този "леден електролит" има йонна проводимост от около 0,64 mS/cm и число на пренос на литиеви йони от около 0,8 – стойности, сравними с тези на съвременните твърди електролити.

Когато се използва в литиево-метални батерии, замразеният електролит поддържа над 400 цикъла на зареждане-разреждане при стайна температура без вътрешни къси съединения, демонстрирайки стабилна и надеждна работа.

Литиево-металните батерии се разглеждат като обещаващо решение за съхранение на енергия в бъдеще, тъй като могат да съхраняват до 50% повече енергия от конвенционалните батерии. По-широкото им използване обаче е ограничено от проблеми като образуването на дендрити – остри литиеви отлагания, които могат да причинят късо съединение – и реакции между литиевия метал и течните електролити.

Механизъм на йонно прескачане и бъдещи насоки

Изследователите обясняват защо леденият електролит се представя толкова добре. Техният анализ показва, че в замразено състояние молекулите на разтворителя са обездвижени и литиевите йони се движат, като прескачат между съседни кислородни атоми върху молекулите на разтворителя. Това целенасочено движение на йоните намалява страничните реакции и предотвратява образуването на дендрити – остри отлагания, които могат да пробият сепараторите и да причинят повреди.

"Докато мнозина приемат, че твърдите електролити трябва да бъдат твърди неорганични материали или специални полимери, нашите открития показват, че дори слабо подредена, подобна на лед структура от молекули на разтворителя може да поддържа ефективна йонна проводимост. Сега изследваме комбинации от органични разтворители с по-високи точки на топене, за да направим този подход практичен за реални приложения, съобщава професор Хюн-Кон Сонг (Hyun-Kon Song) от Факултета по енергетика и химическо инженерство в UNIST.

Справка: Do Sol Cheong et al, Lithium‐Ion Conduction Through Frozen Phase of Organic Electrolytes for Lithium Batteries, Advanced Materials (2026). DOI: 10.1002/adma.202512268

Източник: Ice electrolyte can power battery: Researchers unlock lithium conduction in solid organic electrolytes, Tech Xplore

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Технологии

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !