Zanimljivo

Novi proboj litijum-jonske baterije mogao bi udvostručiti gustinu energije

Novi proboj litijum-jonske baterije mogao bi udvostručiti gustinu energije

Istraživači su razvili novi način izrade litijum-jonskih baterija koji bi mogao utrti put jačoj gustoći energije, performansama i sigurnosti baterija, navodi se u izvještaju iz države Penn State.

Interfaza čvrstog elektrolita

Između litijumskog metala akumulatora i njegovih elektrolita nalazi se čvrsto-elektrolitska međufaza (SEI), a godinama je bila prepreka razvoju baterija boljeg učinka.

POGLEDAJTE I: ISTRAŽIVAČI USPJEŠNO 3D ŠTAMPUJU LIČNO-JONSKE BATERIJE PRILAGOĐENE VELIČINE

Sve je veća potražnja za većim gustinama energije u punjivim litijum-jonskim baterijama jer se njihova upotreba širi na sve vrste elektroničkih uređaja, od mobilnih telefona do električnih vozila, pa je stoga SEI prirodno jedno od mjesta na kojem će istraživači pokušati pokušati poboljšati performanse.

"Ovaj sloj je vrlo važan i prirodno nastaje reakcijom između litija i elektrolita u bateriji", rekao je Donghai Wang, profesor mehaničkog i hemijskog inženjerstva u državi Penn State. "Ali ne ponaša se baš najbolje, što uzrokuje puno problema."

Stvaranje bolje međufaze čvrstog elektrolita

Problemi započinju kada SEI počne propadati. Vremenom to rezultira stvaranjem dendrita, igličastih izraslina na litijevoj elektrodi baterije koje postepeno inhibiraju njihove performanse i sigurnost.

"Zbog toga litijumske metalne baterije ne traju duže - međufaza raste i nije stabilna", rekao je Wang. "U ovom projektu koristili smo polimerni kompozit za stvaranje mnogo bolje SEI."

Vođeni Yueom Gaom, doktorandom kemije u državi Penn State, inženjeri su izradili novi SEI reaktivni polimerni kompozit koji se sastoji od polimerne litijeve soli, nanočestica litijevog brašida i listova grafenovog oksida.

Profesor hemije sa univerziteta Evan Pugh Thomas E. Mallouk pružio je pomoć projektu kako bi pomogao u stvaranju tankih slojeva materijala.

"Postoji mnogo kontrola na molekularnom nivou koje su potrebne da bi se postigla stabilna litijumska površina", rekao je Mallouk. "Polimer koji su Yue i Donghai dizajnirali reagira stvarajući vezu poput metalne kandže na površini litijuma. Pasivno daje površini litija ono što želi, tako da ne reagira s molekulama u elektrolitu. u kompozitu djeluje kao mehanička barijera koja sprječava nastajanje dendrita iz metala litija. "

To je postignuto kontrolom površine litijuma na nivou pojedinačnih atoma i molekula što je omogućilo da projekat bude uspješan.

"Kada dizajniramo baterije, ne mislimo nužno poput kemičara, sve do molekularnog nivoa, ali to je ono što smo ovdje trebali učiniti", rekao je Mallouk.

"Sa stabilnijim SEI-om moguće je udvostručiti gustinu energije sadašnjih baterija, istodobno čineći ih dužim i sigurnijim", rekao je Wang.

Istraživanje je objavljeno danas u časopisu Nature Materials.


Pogledajte video: 2021 Fiat 500 la Prima hatchback - INTEROIR (Septembar 2021).