Κινέζοι επιστήμονες έφεραν στο φως έναν επαναστατικό, παντός καιρού ηλεκτρολύτη, ο οποίος αναμένεται να αναβαθμίσει σημαντικά τις μπαταρίες λιθίου, προσφέροντας ανώτερη απόδοση σε θερμοκρασία δωματίου και σε ακραίες συνθήκες. Η ερευνητική ομάδα από τη Σαγκάη και την Τιαντζίν, δημοσιεύοντας τα ευρήματά της στο έγκριτο περιοδικό Nature, ανέφερε ότι οι μπαταρίες που χρησιμοποιούν τον νέο, υδροφθορανθρακικής βάσης ηλεκτρολύτη, παρουσιάζουν διπλάσια ενεργειακή πυκνότητα σε σχέση με τις συμβατικές, λειτουργώντας απρόσκοπτα ακόμη και στους -70 βαθμούς Κελσίου.
Αυτή η εξέλιξη ανοίγει τον δρόμο για μπαταρίες λιθίου μεγαλύτερης διάρκειας ζωής, προσαρμοσμένες σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και συνθηκών. Από την τροφοδοσία ηλεκτρικών οχημάτων σε όλους τους τύπους κλίματος μέχρι τη λειτουργία συσκευών στο διάστημα, οι δυνατότητες είναι τεράστιες. Όπως δήλωσε ο Li Yong, ερευνητής στο Ινστιτούτο Πηγών Ισχύος Διαστήματος της Σαγκάης (SISP), η χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας σε θερμοκρασία δωματίου αυξάνεται κατά δύο με τρεις φορές για την ίδια μάζα μπαταρίας λιθίου. Αυτό θα μπορούσε να διπλασιάσει την αυτονομία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, φτάνοντας τα 1.000 χιλιόμετρα, ενώ ταυτόχρονα θα βελτιώσει την απόδοση κινητών τηλεφώνων, drones, ρομπότ και διαστημοπλοίων σε εξαιρετικά ψυχρά περιβάλλοντα.
Οι ηλεκτρολύτες είναι τα χημικά μέσα που επιτρέπουν τη μεταφορά ιόντων μεταξύ των ηλεκτροδίων μιας μπαταρίας. Για δεκαετίες, οι συμβατικοί ηλεκτρολύτες μπαταριών λιθίου βασίζονταν σε ενώσεις οξυγόνου και αζώτου, λόγω της αποτελεσματικότητάς τους στη διάλυση αλάτων λιθίου. Ωστόσο, αυτοί οι ηλεκτρολύτες παρουσιάζουν περιορισμένη ικανότητα μεταφοράς φορτίου, οδηγώντας σε προβλήματα στην ταχεία φόρτιση ή στη χαμηλή απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες, που επηρεάζουν την αποδοτικότητα και εγείρουν ανησυχίες για την ασφάλεια.
Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Nankai και το SISP, το οποίο συνδέεται με την China Aerospace Science and Technology Corporation, ανακάλυψαν μια μέθοδο σύνθεσης ηλεκτρολυτών φθορίου για μπαταρίες λιθίου-μετάλλου, οι οποίοι προσφέρουν μειωμένο ιξώδες, βελτιωμένη σταθερότητα και καλύτερη απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιώντας έναν από τους συντιθέμενους ηλεκτρολύτες υδρογόνου, φθορίου και άνθρακα, η ομάδα δημιούργησε μπαταρίες λιθίου-μετάλλου με ενεργειακή πυκνότητα άνω των 700 watt-ώρων ανά κιλό σε θερμοκρασία δωματίου και 400 watt-ώρων ανά κιλό στους -50 βαθμούς Κελσίου. Συγκριτικά, οι παραδοσιακές μπαταρίες λιθίου έχουν ενεργειακή πυκνότητα περίπου 300 watt-ώρων ανά κιλό σε θερμοκρασία δωματίου, η οποία μπορεί να μειωθεί στους 150 watt-ώρων ανά κιλό στους -20 βαθμούς. Η ομάδα τόνισε ότι ακόμη και στους -70 βαθμούς, ο νέος ηλεκτρολύτης διατήρησε υψηλή απόδοση και σταθερή λειτουργία. Παρόλα αυτά, αναγνώρισαν την ανάγκη περαιτέρω έρευνας για τη βελτίωση της απόδοσης σε υψηλές θερμοκρασίες, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε «πραγματικά παν-κλιματικές εφαρμογές».
