Газовые литий-ионные батареи могут работать при −60 °C

Современные литий-ионные батареи «умирают» уже при −20˚C, тогда, как технология, изобретенная учеными, позволяет им работать даже при −60˚C. Жители Красноярска могут вздохнуть с облегчением — теперь их смартфоны больше не будут выключаться в суровые январские морозы. Новые батареи также позволят увеличить дальность хода электромобилей в холодном климате и время работы дронов, аэростатов, спутников и других космических аппаратов.

Все дело в составе электролита — ученые предлагают изменить состав на сжатый под давлением жидкий газ (фторметан и дифторметан). Он более устойчив к замерзанию, чем обычный электролит.

«В будущем эту технологию можно использовать на марсоходах, — говорит один из авторов исследования Сайрус Рустомджи. — Аппараты на Марсе работают при очень низких температурах, и нынешние батареи не могут справиться с такой задачей без помощи тяжелых и дорогостоящих систем обогрева».

Команда исследователей выяснила в ходе экспериментов, что газ обладает низкой вязкостью, который приводит к высокой мобильности ионов, а это означает большую проводимость для батареи и конденсатора даже в условиях экстремального холода.

Хотя газовые батареи смогут работать и при комнатной температуре, но в условиях сильной жары будут отключаться. Это сделано специально, чтобы избежать «утечки тепла» — химической реакции, которая запускается при высокой температуре и приводит к перегреву батареи. При этом, если батарею охладить, то она снова включится.

«Это не характерно для обычных современных батарей, где процесс самоперегрева необратим, — говорит Рустомджи. — Например, при автомобильной аварии это позволит избежать опасной утечки электролита — газ просто улетучится».

Ученые планируют добиться работы газовых батарей при еще более низких температурах — вплоть до −100˚C. Это позволит создать новую технологию для зарядки космических аппаратов, исследующих дальние планеты Солнечной системы — Юпитер и Сатурн. Газовые батареи будут коммерциализированы через стартап South 8 Technologies.

Исследователи из Berkeley Lab делают ставку на литий-серные батареи, так как они более дешевые и высокопроизводительные, емкость которых можно увеличить с помощью водорослей. А ученые из университета Райса создали литий-металлический аккумулятор с емкостью, в три раза превышающей коммерческие литий-ионные батареи.