Электрохимические импульсы устраняют недостатки литий-металлических батарей нового поколения

0 278

Два многообещающих направления в развитии накопителей энергии следующего поколения включают использование металлического лития высокой плотности и электролита, который является твердым, а не жидким, и новое исследование объединяет эти области исследования аккумуляторов в новый захватывающий прорыв. Ученые продемонстрировали, как проблемы стабильности, связанные с этими архитектурами, могут быть решены с помощью электрохимических импульсов, проложив путь для электромобилей и смартфонов, которые работают намного дольше на каждой зарядке.

Часть этой области исследований сосредоточена на анодах, которые действуют как один из двух электродов устройства и помогают облегчить перенос ионов лития через жидкий электролит.

Сегодняшние аноды изготавливаются из смеси графита и меди, но чистый металлический литий является заманчивой альтернативой, поскольку он предлагает самую высокую плотность энергии среди твердых материалов. Однако интеграция металлического лития в батареи оказалась сложной задачей, поскольку ученые сталкиваются с различными проблемами безопасности.

Существует мнение, что использование твердого электролита вместо жидкого приведет к созданию батареи, более подходящей для использования с металлическим литием. И это пересечение материалов является фокусом новой работы ученых из Окриджской национальной лаборатории (ORNL), которые считают, что они придумали способ объединить их вместе стабильным и долговременным способом.

Соединение материалов в твердотельных батареях, как правило, является сложной задачей, поскольку продолжающиеся циклы зарядки и разрядки приводят к нестабильности в соединениях и вызывают образование пустот, что называется контактным импедансом. Приложение давления — это один из способов решения этой проблемы, но это метод, который необходимо использовать периодически, когда батарея работает, а также он может вызвать короткое замыкание.

Ученые ORNL обнаружили, что они могут устранить эти пустоты, применив короткий электрохимический высокого напряжения, когда металлический анод лития соединен с твердым электролитом. Эти импульсы влияют на ток, окружающий пустоты, который заставляет их рассеиваться, что приводит к более широкому контакту на границе раздела материалов.

Ученые открыли новый способ улучшить контакт между ключевыми слоями твердотельной батареи.
Ученые открыли новый способ улучшить контакт между ключевыми слоями твердотельной батареи. © Andy Sproles/ORNL, U.S. Dept. of Energy

Поскольку это не оказывает пагубного воздействия на батарею, и можно применить импульсную технику, чтобы восстановить ее почти до первоначальной емкости, ученые предполагают, что однажды такая технология предложит жизнеспособный способ управления твердотельными литий-металлическими батареями во работы.

Они говорят, что такая система может предложить удвоенную плотность энергии по сравнению с сегодняшними решениями в гораздо меньшем корпусе, что означает, что электромобили смогут проезжать намного дальше на одной зарядке, а смартфоны смогут работать в течение нескольких дней.

В настоящее ученые продолжают развивать эту технологию, экспериментируя с более совершенными электролитными материалами и исследуя, как ее можно расширить для использования в твердотельной аккумуляторной системе в рабочем масштабе.

Исследование опубликовано в журнале ACS Energy Letters.

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x