Litijumove soli čine baterije moćnim, ali skupim. Elektrolit ultra niske koncentracije na bazi litijumove soli LiDFOB može biti ekonomičnija i održivija alternativa. Pokazalo se da ćelije koje koriste ove elektrolite i konvencionalne elektrode imaju visoke performanse, kako je izvestio istraživački tim u časopisu Angevandte Chemie International Edition. Pored toga, elektrolit bi mogao olakšati proizvodnju i recikliranje baterija.
Litijum-jonske baterije (LIB) obezbeđuju napajanje pametnim telefonima i tabletima, voze električna vozila i skladište električnu energiju u elektranama. Glavne komponente većine LIB su katode litijum kobalt oksida (LCO), grafitne anode i tečni elektroliti koji isporučuju mobilne jone za reakcije odvojene katode i anode.
Ovi elektroliti određuju svojstva međufaznog sloja koji se formira na elektrodama i na taj način utiču na karakteristike kao što su performanse ciklusa baterije. Međutim, komercijalni elektroliti se i dalje uglavnom zasnivaju na sistemu formulisanom pre više od 30 godina: 1,0 do 1,2 mol/L litijum heksafluorofosfata (LiPF 6 ) u estrima karboksilne kiseline („karbonatni rastvarač“).
Tokom poslednjih 10 godina, razvijeni su elektroliti visoke koncentracije (> 3 mol/L), koji povećavaju performanse baterije favorizujući formiranje robusnih međufaznih slojeva u kojima dominiraju neorganski slojevi. Međutim, ovi elektroliti imaju visok viskozitet, lošu sposobnost vlaženja i inferiornu provodljivost.
Velike količine potrebnih litijumovih soli takođe ih čine veoma skupim, što je često kritičan parametar za izvodljivost. Da bi se smanjili troškovi, počela su istraživanja i elektrolita ultra niske koncentracije (< 0,3 mol/L). Nedostatak za njih je to što ćelija baterije razlaže više rastvarača od nekoliko anjona soli, što dovodi do manje stabilnog međufaznog sloja kojim dominiraju organski.
Tim koji predvode Jinliang Iuan, Lan Ksia i Ksianiong Vu sa Univerziteta Ningbo (Kina) i Univerziteta Portoriko-Rio Piedras Campus (SAD) je sada razvio elektrolit ultra niske koncentracije koji bi mogao biti pogodan za praktičnu primenu u litijum- jonske baterije: LiDFOB/EC-DMC. LiDFOB (litijum difluoro(oksalato)borat) je uobičajen aditiv i znatno jeftiniji od LiPF 6 . EC-DMC (etil karbonat/dimetil karbonat) je komercijalni karbonatni rastvarač.
Elektrolit ima potencijalno rekordno nizak sadržaj soli od 2 težinska procenta (0,16 mol/L), ali dovoljno visoku jonsku provodljivost (4,6 mS/cm) za rad baterije. Pored toga, svojstva DFOB– anjona omogućavaju formiranje robusnog međufaznog sloja kojim dominiraju neorganski elementi na LCO i grafitnim elektrodama, što rezultira izvanrednom stabilnošću ciklusa u pola i punim ćelijama.
Dok se LiPF 6 u trenutnoj upotrebi razlaže u prisustvu vlage, oslobađajući visoko toksičan i korozivni gas-fluorovodonik (HF), LiDFOB je stabilan na vodu i vazduh. Umesto strogih uslova u suvoj prostoriji, LIB-ovi sa LiDFOB-om se mogu praviti u ambijentalnim uslovima — dodatna funkcija za uštedu troškova. Recikliranje bi takođe bilo znatno manje problematično i dovelo bi do veće održivosti.
