elektrohimichnite impulsi se spravyat sus slabostta na litievo metalnite baterii ot

Електрохимичните импулси се справят със слабостта на литиево-металните батерии от следващо поколение

Сподели

Два обещаващи пътя в развитието на следващото съхранение на енергия включват използването на литиев метал с висока плътност и електролит, който е твърд, а не течен, и ново проучване обединява тези клонове на изследване на батериите в едно вълнуващо ново откритие. Учени в САЩ демонстрираха как проблемите със стабилността, свързани с тези архитектури, могат да бъдат решени с помощта на електрохимични импулси, проправяйки пътя за електрически превозни средства и смартфони, които работят много по-дълго с всяко зареждане.

Част от това поле на изследване се фокусира върху анодите, които действат като един от двата електрода на устройството и спомагат за улесняване на транспортирането на литиеви йони чрез течен електролит. Днешните аноди са направени от смес от графит и мед, но чистият литиев метал е привлекателна алтернатива, тъй като предлага най-високата енергийна плътност сред твърдите материали. Интегрирането на литиев метал в батериите досега се оказа трудно, тъй като учените се сблъскват с различни проблеми с безопасността, които бързо ги отстраняват.

Има линия на мислене, че използването на твърд електролит вместо течен би довело до батерия, по-подходяща за използване с метален литий. И това пресичане на материалите е в центъра на новата работа на учени от Националната лаборатория Oak Ridge (ORNL), които вярват, че са измислили начин да ги обединят по стабилен и дълготраен начин, който не прави компромиси производителност.

Стопяването на материали заедно в твърдотелни батерии обикновено е трудна задача, тъй като непрекъснатите цикли на зареждане и разреждане водят до нестабилност в ставите и причиняват образуване на кухини, нещо известно като контактен импеданс. Прилагането на натиск е един от начините за решаване на този проблем, но е техника, която трябва да се използва периодично, докато батерията работи, и може също да доведе до късо съединение.

Учените от ORNL откриха, че могат да премахнат тези кухини чрез прилагане на кратък електрохимичен импулс с високо напрежение, когато литиевият метален анод е свързан с твърд електролит. Тези импулси виждат ток, обграждащ празнините, който ги кара да се разсейват, което води до по-широк контакт в интерфейса на материалите.

Учените откриха нов начин за подобряване на контакта между ключовите слоеве в твърда батерия

Анди Спролес/ORNL, Министерство на енергетиката на САЩ

Тъй като това няма пагубен ефект върху батерията и пулсиращата техника може да бъде приложена за възстановяването й до почти първоначалния й капацитет, учените си представят, че тази технология един ден предлага жизнеспособен начин за управление на твърдотелни литиево-метални батерии по време на работа. Те казват, че този вид система може да предложи два пъти по-голяма енергийна плътност от днешните решения в много по-малък пакет, което би означавало, че електрическите превозни средства могат да пътуват много по-далеч с едно зареждане, или смартфоните, които работят дни наред.

„Този ​​метод ще даде възможност за цялостна твърдотелна архитектура, без да се прилага външна сила, която може да повреди клетката и не е практично за разгръщане по време на използване на батерията“, каза Илиас Беларуак, съ-водещ по проекта. „В процеса, който разработихме, батерията може да бъде произведена както обикновено и след това може да се приложи импулс за подмладяване и опресняване на интерфейса, ако батерията се изтощи.“

Сега учените продължават да разработват технологията, като експериментират с по-модерни електролитни материали и изследват как тя може да бъде увеличена за използване в работеща система от твърдотелни батерии.

Изследването е публикувано в списанието ACS Energy Letters.

Източник: Национална лаборатория Оук Ридж

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate

ajax loader


Сподели