Lithium battery nest in extremely low temperature? Scientists come up with new solutions

Опубликовано: Mar 2, 2021 17:31

Financial Associated Press (Shanghai, editor Huang Junzhi)-in order to explore more promising lithium batteries, scientists have focused on metal anodes based on pure lithium rather than the commonly used mixed materials. At the same time, in order to overcome its poor performance at low temperatures, scientists in this field have been "racking their brains" and have made some breakthroughs.

The (UCSD) team at the University of California, San Diego is reportedly trying to develop a battery that can charge Discharge at extremely low temperatures, which usually requires an additional heating system, but this time they are focusing on electrolytes, which rely on weak binding properties to release unprecedented performance in cold conditions.

It is understood that compared with the currently used graphite / copper mixed anode, pure lithium metal anode has excellent energy density, so it is considered to be a promising technology. In the face of such a big difference, some battery researchers even describe lithium metal as a "dream material" and see it as the key to breaking the bottleneck of energy density.

As a solution that carries lithium ions back and forth between the poles of the battery during the cycle, the importance of electrolytes in a battery is self-evident. The goal of the UCSD team is to develop an electrolyte that does not freeze, allowing lithium ions to move in cold environments.

Specifically, the researchers tested two types of electrolytes, one of which binds firmly to ions and the other much weaker, to verify which is more suitable for low-temperature conditions.

It was found that at-60 ℃ (- 76 degrees Fahrenheit), this group of experimental batteries with firmly bonded electrolytes could only last two cycles, and then stopped working. In contrast, batteries using weakly bound electrolytes can run smoothly after 50 cycles and maintain a capacity of 76%. If the operating temperature is changed to-40 °C (- 40 °F), this scheme can even maintain 84% capacity.

"We found that the binding of lithium ions to electrolytes and the structures occupied by ions in electrolytes are strongly related to their performance at low temperatures," said John Holoubek, lead author of the study.

It is worth mentioning that further studies on such proof-of-concept batteries also show that weakly bound electrolytes allow ions to be deposited more evenly on the battery anode, while strongly bound electrolytes lead to bulk and needle-like deposition (dendrites). This is another focus for scientists studying lithium-metal batteries, which can quickly lead to serious failures such as short circuits and failures.

"understanding the interaction between lithium ions and electrolytes at the atomic level can not only improve the low temperature performance of lithium batteries, but also help prevent the formation of dendrites," the researchers said.

Based on these findings, the team built a prototype of lithium-metal battery with sulfur-based cathode and weakly bound electrolyte. It is said that this equipment is expected to play an important role in areas such as outer space exploration and deep-sea exploration.

"the significance of this work is actually twofold," the researchers said. From a scientific point of view, it offers the opposite of conventional wisdom. Technically, this is the first lithium-metal battery that can be recharged at ultra-low temperatures, and it can also provide considerable energy density at full operation at-60 degrees Celsius. These two aspects provide a complete solution for cryogenic batteries.

Заявление об источниках данных: За исключением общедоступной информации, все остальные данные обрабатываются SMM на основе общедоступной информации, рыночного общения и с опорой на внутреннюю базу данных и модели SMM. Они приведены только для справки и не являются рекомендациями для принятия решений.

По любым вопросам или для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь: lemonzhao@smm.cn
Для получения дополнительной информации о доступе к нашим исследовательским отчётам обращайтесь:service.en@smm.cn
Связанные новости
SMM Daily Review: Спотовые цены на карбонат лития снизились 2 сентября
10 часов назад
SMM Daily Review: Спотовые цены на карбонат лития снизились 2 сентября
Читать далее
SMM Daily Review: Спотовые цены на карбонат лития снизились 2 сентября
SMM Daily Review: Спотовые цены на карбонат лития снизились 2 сентября
Сегодня спотовые цены на аккумуляторный карбонат лития SMM снизились по сравнению с предыдущим торговым днём. Контракт на карбонат лития 2701 открылся ниже на уровне 157 000 юаней за тонну, после чего колебался вниз. В утреннюю сессию торги проходили слабо в диапазоне 156 000–157 000 юаней, внутридневной максимум составил 157 800 юаней за тонну. Ближе к полудню цена быстро упала до 153 200 юаней за тонну, достигнув нового внутридневного минимума. Около полудня цены неоднократно колебались в диапазоне 154 000–156 000 юаней. Во второй половине дня покупатели ненадолго подтолкнули цены вверх, но не смогли пробить линию средней цены. В конце торгов цены снова ослабли, и контракт закрылся снижением на 3,2% на уровне 154 800 юаней за тонну, при этом открытый интерес сократился на 9 123 лота. На спотовом рынке downstream-покупатели приобретали товар по мере необходимости на спадах. При цене 155 000 юаней за тонну и ниже готовность downstream-покупателей размещать спотовые заказы продолжала восстанавливаться. Со стороны предложения, по мере снижения цен, готовность продавать спотовые партии оставалась слабой, некоторые литиевые химические заводы удерживали цены и воздерживались от продаж. В целом рыночные запросы и фактические сделки были относительно активными.
10 часов назад
Августовский анализ производства сульфида лития аккумуляторного качества: будет ли всплеск в четвёртом квартале? [Анализ SMM]
11 часов назад
Августовский анализ производства сульфида лития аккумуляторного качества: будет ли всплеск в четвёртом квартале? [Анализ SMM]
Читать далее
Августовский анализ производства сульфида лития аккумуляторного качества: будет ли всплеск в четвёртом квартале? [Анализ SMM]
Августовский анализ производства сульфида лития аккумуляторного качества: будет ли всплеск в четвёртом квартале? [Анализ SMM]
[SMM анализ: анализ производства сульфида лития аккумуляторного качества в августе: будет ли резкий рост в IV квартале?] В августе производство сульфида лития в Китае составило 7,79 тонны, что на 3,6% больше по сравнению с предыдущим месяцем и на 143% больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Будет ли резкий рост производства сульфида лития в IV квартале? Исходя из спроса в перерабатывающих отраслях, в настоящее время это относительно маловероятно, однако умеренное расширение объёмов продолжится. Ожидается, что среднемесячное производство достигнет диапазона 9–10 тонн, постепенно увеличиваясь по сравнению с III кварталом, а не взрывным скачком.
11 часов назад
[SMM Flash] Albemarle завершила аукцион по сподуменовому концентрату Wodgina по цене 2307 долл. США/т CIF Китай
13 часов назад
[SMM Flash] Albemarle завершила аукцион по сподуменовому концентрату Wodgina по цене 2307 долл. США/т CIF Китай
Читать далее
[SMM Flash] Albemarle завершила аукцион по сподуменовому концентрату Wodgina по цене 2307 долл. США/т CIF Китай
[SMM Flash] Albemarle завершила аукцион по сподуменовому концентрату Wodgina по цене 2307 долл. США/т CIF Китай
SMM, 2 сентября: Albemarle завершила новый раунд тендера на сподуменовый концентрат со своего предприятия Wodgina. Объём тендера составил 15 840 сухих метрических тонн с допустимым отклонением ±10%. Итоговая цена сделки составила 2 307 долларов США за сухую метрическую тонну CIF Китай, в пересчёте на 6% Li₂O. Груз оценивается на условиях CIF порт Чжэньцзян, Китай, без учёта НДС. Условия оплаты — предоплата, средства должны быть получены до 8 сентября.
13 часов назад
Lithium battery nest in extremely low temperature? Scientists come up with new solutions - Shanghai Metals Market (SMM)