Erweiterung des Temperaturbereichs von Lithium-Ionen-Batterien

24.06.2019 - USA

Elektroautos kämpfen mit extremen Temperaturen, vor allem wegen der Auswirkungen auf die Elektrolytlösungen in ihren Lithium-Ionen-Batterien. Jetzt haben Forscher neue Elektrolyte entwickelt, die mehrere Additive enthalten, die über einen weiten Temperaturbereich besser funktionieren.

Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in Handys, Laptops und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Die Elektrolytlösungen in diesen Batterien leiten Ionen zwischen der negativen Elektrode (Anode) und der positiven Elektrode (Kathode), um die Batterie zu betreiben. Ethylencarbonat ist ein unverzichtbarer Bestandteil der meisten dieser Lösungen und trägt dazu bei, eine Schutzschicht zu bilden, die eine weitere Zersetzung der Elektrolytkomponenten verhindert, wenn sie mit der Anode interagieren. Ethylencarbonat hat jedoch einen hohen Schmelzpunkt, was seine Leistungsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen einschränkt. Wu Xu und Kollegen haben bereits gezeigt, dass sie den Temperaturbereich von Lithium-Ionen-Batterien erweitern können, indem sie Ethylencarbonat teilweise durch Propylencarbonat ersetzen und Cäsiumhexafluorophosphat hinzufügen. Aber sie wollten den Temperaturbereich noch weiter verbessern, damit Lithium-Ionen-Akkus von -40 bis 140 F gut funktionieren.

Die Forscher untersuchten die Auswirkungen von fünf Elektrolytzusätzen auf die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien in diesem Temperaturbereich. Sie identifizierten eine optimierte Kombination von drei Verbindungen, die sie ihrer bisherigen Elektrolytlösung zusetzten. Diese neue Kombination führte zur Bildung von hochleitenden, gleichmäßigen und robusten Schutzschichten sowohl auf der Anode als auch auf der Kathode. Batterien, die den optimierten Elektrolyten enthalten, hatten eine stark verbesserte Entladungsleistung bei -40 F und eine langfristige Zyklenfestigkeit bei 77 F sowie eine leicht verbesserte Zyklenfestigkeit bei 140 F.

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Originalveröffentlichung

Bin Liu et al.; "Constructing Robust Electrode/Electrolyte Interphases to Enable Wide Temperature Applications of Lithium-Ion Batteries"; ACS Appl. Mater. Interfaces; 2019

https://www.chemie.de/news/1161567/erweiterung-des-temperaturbereichs-von-lithium-ionen-batterien.html

Originalveröffentlichung

Bin Liu et al.; "Constructing Robust Electrode/Electrolyte Interphases to Enable Wide Temperature Applications of Lithium-Ion Batteries"; ACS Appl. Mater. Interfaces; 2019

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