Tim sa Sveučilišta South China Normal dizajnirao je umreženi poli(tetrahidrofuran) ili poli(THF) elektrolit. Za razliku od konvencionalnih litij-ionskih sustava, recimo, koriste čvrste sigurnije materijale umjesto zapaljivih tekućih elektrolita.
Većina čvrstih polimernih elektrolita pati od slabe ionske vodljivosti, slabog kontakta s elektrodama baterije i ograničene stabilnosti pri visokim naponima. Postojeći in situ polimerizirani polieterski elektroliti također imaju tendenciju degradacije kada su upareni s visokonaponskim katodama, smanjujući vijek trajanja i performanse baterije.
Kako bi prevladali ta ograničenja, istraživači su razvili elektrolit koji se formira izravno unutar baterije putem in-situ procesa polimerizacije. Budući materijal počinje kao tekući prekursor prije skrućivanja, može postići bliski kontakt s elektrodama baterije i ostati kompatibilan s trenutnim metodama proizvodnje litij-ionskih baterija.
Rješenjaza tri problema
Istraživači su se istovremeno pozabavili s tri glavna problema: stabilnošću napona, transportom iona i zaštitom elektroda.
Prvo su zamijenili uobičajeno korišteni monomer 1,3-dioksolan tetrahidrofuranom. Prromjena je navodno poboljšala oksidacijsku stabilnost, pri čemu je elektrolitizdržao napondo 4,9 volti.
Zatim su uveli etilen glikol diglicidil eter kao sredstvo za umrežavanje. Rezultirajuća trodimenzionalna struktura stvorila je dodatne putove za kretanje litijevih iona, povećavajući ionsku vodljivost na 3,3 mS/cm na sobnoj temperaturi.
Treća komponenta bio je litijev difluoro(oksalato)borat ili LiDFOB. Osim što služi kao litijeva sol, materijal je također pokrenuo polimerizaciju i pomogao u stvaranju zaštitne međufaze na obje elektrode.
Međufaza sadrži litijev fluorid i spojeve bor-kisik-fluor, koji smanjuju neželjene nuspojave i pomažu u stabilizaciji performansi baterije tijekom ponovljenih ciklusa punjenja i pražnjenja. Elektrolit je testiran s litijevim metalnim baterijama koristeći katode NCM811 bogate niklom i litijev kobalt oksid.
Korisno za vozila, letjelice, industrijske baterije…
Baterije su ostale stabilne pri visokom naponu prekida od 4,5 volti tijekom stotina ciklusa punjenja i pražnjenja s minimalnim gubitkom kapaciteta. Baterija je također radila u rasponu između -40° i 55°C, što bi moglo biti korisno za električna vozila, električne zrakoplove s vertikalnim polijetanjem i slijetanjem te sustave za pohranu energije na razini mreže.
Pošto proces koristi in-situ polimerizaciju, proizvođači baterija neće morati remontirati svoje proizvodne linije, već će moći koristiti postojeću opremu. Istraživači vjeruju kako bi istu strategiju dizajna s vremenom mogli prilagoditi drugim kemijskim sastavima baterija, uključujući sustave na bazi natrija i litij-sumpora.
Studija je objavljena u časopisu eScience Energy.
Datum i vrijeme objave: 05.06.2026 – 06:48 sati
