دمای کارکرد فعلی باتری‌های لیتیمی 20- درجه سلسیوس و دمای کارکرد خازنها هم 40- درجه است.
این تکنولوژی امکان کارکرد وسایل الکتریکی در دماهای پایین و طی مسافت زیاد به ازای هر بار شارژ را فراهم میکند. ضمناً میتوان از این باتریها در مصارف فضانوردی نیز استفاده کرد.
الکترولیتهای موجود در این باتریها از حلالهای گازی مایعشده (همچون فلوئورومتان) که تحت فشار متعادل قرار گرفتهاند، تهیه میشوند.
در انجام این پروژه، تیمی از محققان دانشگاه کالیفرنیا از ویژگی منحصربفرد گازها (ویسکوزیته پایین) برای کارکرد در دمای پایین بهره بردند. ویسکوزیته پایین باعث تحرک یونی بالا میشود؛ بدین معنی که هدایت زیادی برای باتری و خازن حتی در دمای پایین ایجاد خواهد شد.
این تیم تمرکز خود را بر روی دستهای از گازها با این ویژگی قرار داد و در نهایت به دو گزینه دست یافت: یکی بر پایه فلوئورومتان مایعشده (برای باتری لیتیمی) و دیگری بر پایه دیفولئورومتان مایعشده (برای خازن).
به غیر از بازده زیاد در دمای پایین، این الکترولیتها امنیت بالایی هم دارند. زیرا احتمال انحراف حرارتی را کاهش داده و بدین ترتیب امکان کارکرد باتری در دماهای بالاتر از دمای اتاق را فراهم میکنند. این عامل از آنجا نشئت میگیرد که در دماهای بالا، توانایی انحلال نمک این الکترولیتها از بین میرود و هدایت الکتریکی باتری کاهش یافته و باتری از دسترس خارج میشود.
با استفاده از این مکانیسم خاموشی طبیعی، مانع از افزایش حرارت باتری خواهیم شد. ویژگی دیگر، این است که این مکانیسم برگشتپذیر بوده یعنی زمانیکه باتری خنک میشود، مجدداً شروع به کار میکند که این امر در باتری‌های رایج میسر نیست.
تحت شرایط دشواری همچون تصادف رانندگی، زمانیکه باتری تحت فشار بسیار زیاد قرار گرفته و اتصال کوتاه رخ میدهد، گاز موجود در الکترولیت از درون سل خارج شده و به دلیل فقدان هدایت یونی، مانع از وقوع واکنش انحراف حرارتی در باتری میشود (وقوع این اتفاق برای باتری‌های لیتیمی فعلی امکانپذیر نیست).
با این راهکار میتوان از فویل لیتیم به عنوان الکترود منفی استفاده کرد. زیرا مشکلی که باتری‌های لیتیمی فعلی دارند، این است که لیتیم با الکترولیتهای مایع وارد واکنش شده و منجر به کاهش بازده کولومبیک میشود و در نتیجه از تعداد سیکلهای شارژ و دشارژ کاسته خواهد شد.
مشکل دیگری که در مورد باتری‌های لیتیمی با الکترولیتهای مایع فعلی وجود دارد این است که با تکرار چرخههای شارژ و دشارژ، ذرات لیتیم بر روی قسمتهایی از الکترود انباشته میشوند و در نتیجه با وقوع رشد شاخهای، تخریب باتری رخ میدهد.
راهکارهای مختلفی که برای غلبه بر این مشکلات وجود دارند، این است که (1) از الکترولیتهای با ویسکوزیته پایین استفاده کرد، (2) فشار مکانیکی بالایی را بر الکترود اعمال کرد و (3) از افزودنیهای فلورینهشده برای الکترولیت استفاده کرد تا بتوان واکنشهای مطلوبی را بر سطح الکترود ایجاد کرد.
الکترولیتی که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا تهیه شده، تمام ویژگیهای مورد انتظار را داراست. لایهای که بر روی سطح الکترود ایجاد میشود، کاملاً یکنواخت است و فاقد هرگونه رشد دندریتی است که بدین ترتیب بازده کولونی بالایی در حد بیش از 97% ایجاد شده و هدایت باتری ارتقا مییابد. این اولین باری است که الکترولیتی تهیه میشود که هم برای آند لیتیم و هم برای کاتد قابل استفاده است.
در اقدامات بعدی محققان قصد دارند تا دانسیته انرژی و چرخهپذیری باتری و خازن را ارتقا دهند و محدوده دمای عملکرد آن را به 100- درجه سلسیوس برسانند.
