بطاريات الليثيوم أيون التقليدية معرضة لمشاكل مثل زيادة لزوجة الإلكتروليت، وانخفاض الموصلية الأيونية، والزيادة الحادة في مقاومة نقل الشحنة البينية في البيئات التي تقل عن -20 درجة مئوية، مما يؤدي إلى تدهور سريع في أداء البطارية أو حتى فشلها. لذلك، أصبح التنفيذ المتزامن لنقل الأيونات السائبة بكفاءة وديناميكيات الواجهة المستقرة في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة للغاية مشكلة أساسية يجب التغلب عليها في مجال أجهزة تخزين الطاقة ذات درجات الحرارة المنخفضة.
في الآونة الأخيرة، نجح فريق ما يانوي من معهد الهندسة الكهربائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم في تطوير مكثف ليثيوم أيون يمكنه العمل في بيئة درجة حرارة منخفضة للغاية تصل إلى -100 درجة مئوية، محطمًا الرقم القياسي للتشغيل في درجات الحرارة المنخفضة لهذا النوع من الأجهزة. ونشرت النتائج ذات الصلة في "الكيمياء التطبيقية الألمانية".
بدءًا من تصميم البنية الجزيئية لمذيب الإلكتروليت وتنظيم التفاعلات ثنائية القطب الضعيفة، اقترح فريق البحث استراتيجية جديدة لتصميم الإلكتروليت في درجات الحرارة المنخفضة.
من خلال إدخال مجموعة مفلورة (-CF3) ذات تأثير قوي لسحب الإلكترون في جزيئات المذيبات، يتم كسر غلاف المذيبات الصلب في المنحل بالكهرباء التقليدي، ويتم إنشاء بنية تجميع ضعيفة فريدة من نوعها ذات تنسيق مشترك بين المذيبات والأنيونات (AGG-w) إلكتروليت منخفض الحرارة.
هذا المنحل بالكهرباء المجمع بشكل ضعيف لا يحافظ فقط على خصائص كبيرة الحجم مثل الموصلية الأيونية العالية، واللزوجة المنخفضة، ونطاق السائل الواسع في درجات حرارة منخفضة، ولكنه يحقق أيضًا خصائص ديناميكيات بينية مستقرة للمقاومة المنخفضة والنقل السريع.
لقد نجح مكثف أيون الليثيوم 1100 فهرنهايت الذي تم إعداده بناءً على هذا المنحل بالكهرباء الجديد ذو درجة الحرارة المنخفضة في تحقيق تفريغ مستقر في بيئة درجة حرارة منخفضة للغاية تصل إلى -100 درجة مئوية.
هذا البحث لا يخترق فقط عنق الزجاجة التطبيقي لمكثفات الليثيوم أيون في البيئات شديدة البرودة، ولكنه يضع أيضًا أساسًا نظريًا لتطوير أنظمة كهروكيميائية عالية الأداء للبيئات القاسية.إنه ذو أهمية كبيرة لتنفيذ بلدي لاستكشاف الفضاء السحيق والاستراتيجية القطبية.
