Замена в батареях ион лития на литий-металл

30.08.2019 - Статьи

LimetalОдним из наиболее важных материалов в современных электромобилях может стать серьезная модернизация. Исследователи из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC разработали покрытие, способное воплотить в жизнь давнюю идею — перезаряжаемую литий-металлическую батарею.

Литий-металлическая батарея может превзойти общеизвестную литий-ионную батарею любым количеством способов. Если в батарее используется легкий литий вместо более тяжелого графита, он может удерживать как минимум на треть больше энергии на фунт, чем литий-ионная батарея, и будет значительно легче.

Литий-металлические батареи будут иметь множество применений, от смартфонов до электромобилей, если они смогут просто прекратить делать одну вещь во время лабораторных испытаний: взрыв в огненном пламени.

«Емкость обычных ионно-литиевых батарей была развита настолько, насколько это возможно», — говорит доктор философии Стэнфордского университета. студент Дэвид Макканик, соавтор исследования, в заявлении для прессы. «Таким образом, крайне важно разрабатывать новые виды батарей, чтобы соответствовать требованиям агрессивной плотности энергии современных электронных устройств».

Это значит положить конец взрывам.

Команда Stanford / SLAC решила эту проблему путем ограничения так называемых дендритов. В автомобильном аккумуляторе это «крошечные иглоподобные структуры», которые проникают в сепаратор, который изолирует катод и анод аккумулятора и находится между его положительной и отрицательной сторонами. Когда образуются эти дендриты, они становятся проблемой в литий-металлических батареях. А именно, они могут замыкаться внутри горючей жидкости аккумулятора.

По словам команды, ограничение дендритов — огромный шаг вперед.

«Мы обращаемся к святому Граалю из литий-металлических батарей», — говорит Чжэнань Бао, профессор химической инженерии, который является старшим автором статьи вместе с Йи Цюем, профессором материаловедения и инженерии и фотоники в SLAC.

Команда проверила его покрытие на аноде литиево-металлического аккумулятора или на его положительно заряженном конце, где образуются проблемные дендриты.

«После 160 циклов их литий-металлические элементы по-прежнему обеспечивали 85 процентов энергии, которую они получали в первый цикл», — говорится в заявлении для прессы. «Обычные литий-металлические элементы дают около 30 процентов после такого количества циклов, что делает их практически бесполезными, даже если они не взрываются».

Покрытие предотвращает даже образование дендритов в первую очередь, предотвращая нежелательные химические реакции и уменьшая химическое накопление на аноде.

«Наш новый дизайн покрытия делает литиево-металлические батареи стабильными и перспективными для дальнейшего развития», — говорит другой соавтор исследования, Стэнфордский доктор философии.

Многие начинают искать в прошлом литий-ионные аккумуляторы в надежде найти материалы для аккумуляторов, которые были бы менее расточительными и более экологически безопасными. Фактически, некоторые ученые полностью изучают материал и строят батареи из железа.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *