أخبار ar.wedoany.com، طرح فريق البروفيسور تشن تشونغوي، ولو دان، ووانغ دونغدونغ من معهد داليان للفيزياء الكيميائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences) استراتيجية تصميم إلكتروليت قائمة على "التباين القطبي" لتحسين أداء بطاريات الليثيوم-معدن في ظروف درجات الحرارة المنخفضة للغاية. وقد نُشرت النتائج البحثية ذات الصلة في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية (Journal of the American Chemical Society).
في البيئات منخفضة الحرارة، تواجه بطاريات الليثيوم-معدن مشاكل مثل بطء نقل الأيونات، وبطء حركية نزع الذوبان لأيونات الليثيوم، وتفاقم التفاعلات الجانبية عند الواجهة، مما يؤدي إلى تدهور السعة وضعف استقرار دورة التشغيل، ويحد من تطبيقاتها في مجالات تخزين الطاقة، والمركبات الكهربائية، والفضاء الجوي. ولمواجهة هذه التحديات، قام فريق البحث ببناء بنية إذابة مستقرة يهيمن عليها الأنيون في درجات الحرارة المنخفضة، من خلال تنظيم التفاعلات بين الأنيون والمذيب من نوع أيون-ثنائي قطب.
قامت الدراسة بغربلة زوج من المذيبات ذات "التباين القطبي": ثنائي ميثوكسي الميثان (DMM) الذي يتمتع بأدنى قيمة قصوى للجهد الكهروستاتيكي (ESPmax)، وكربونات فلوروإيثيلين (FEC) التي تمتلك أعلى قيمة ESPmax. في درجات الحرارة المنخفضة، يؤدي التفاعل المتناقص بين DMM وأنيون ثنائي فلورو سلفونيل إيميد (FSI⁻) إلى تسهيل دخول الأنيون إلى غلاف إذابة أيون الليثيوم؛ وفي الوقت نفسه، يعمل FEC على تثبيت FSI⁻ بشكل أكبر من خلال تفاعلات أيون-ثنائي قطب معززة، مما يشكل بيئة إذابة يهيمن عليها الأنيون بشكل مستقر. بالإضافة إلى ذلك، تعمل تفاعلات ثنائي قطب-ثنائي قطب المعززة بين DMM وFEC على تعزيز حركية نزع الذوبان لأيونات الليثيوم. ومن خلال الضبط الدقيق لهذه التفاعلات، تمكن الفريق من تحقيق تحول في تنسيق الأنيون في درجات الحرارة المنخفضة.
باستخدام هذه الاستراتيجية، حفز الإلكتروليت على تكوين طور واجهة إلكتروليت صلب غني بفلوريد الليثيوم (LiF)، مما يساهم في تحقيق ترسيب موحد لليثيوم وسلوك ترسيب/نزع عكسي بدرجة عالية في درجات الحرارة المنخفضة. أظهرت نتائج الاختبار أن خلية Li||SPAN الكاملة التي تستخدم هذا الإلكتروليت حافظت على 80% من سعتها بعد 150 دورة عند درجة حرارة 40 درجة مئوية تحت الصفر، وبسعة سطحية عالية تبلغ 4.5 مللي أمبير/ساعة لكل سنتيمتر مربع. بالإضافة إلى ذلك، استقرت خلية الحقيبة بحجم أمبير-ساعة لمدة 50 دورة عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تحت الصفر، مما أظهر استقرار دورة جيدًا في درجات الحرارة المنخفضة ومعدل احتفاظ بالسعة. وأشار تشن تشونغوي إلى أن هذه الدراسة تكشف عن آلية جديدة للتطور الديناميكي للبنية الإذابية في ظروف درجات الحرارة المنخفضة، وتوفر أساسًا نظريًا جديدًا واستراتيجيات بحثية لتصميم إلكتروليتات بطاريات الليثيوم-معدن منخفضة الحرارة.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
