Американці розробили літій-металеву батарею, яка зберігає функціональність більше

У США розробили довговічну літій-металеву батарею, яка зберігає працездатність протягом рекордних 600 циклів зарядки.

Новий механізм запропонувала Тихоокеанська північно-західна національна лабораторія (Pnnl) Міністерства енергетики США у новому дослідженні, передає building-tech.org

Ідея полягає у заміні графіту, використовуваного в анодному компоненті, на чистий металевий літій, який може утримувати в 10 разів більше енергії.

Металевий літій розглядається як ключ, що допомагає подолати труднощі у зберіганні енергії, але вчені боролися з проблемами довговічності, оскільки розроблені до цих пір версії швидко виходили з ладу під час використання.

Однією з причин виходу з ладу є складні реакції, які відбуваються навколо анода, впливаючи на тонку плівку на вершині, відому як міжфазну фазу твердого електроліту (SEI). Ця плівка контролює молекули, які входять в анод з розчину електроліту, через які електрони переміщуються назад і вперед до іншого електрода батареї, відомого як катод, і від нього.

Таким чином, ця роль воротаря покладає на SEI відповідальність за запобігання небажаним хімічним реакціям при включенні батареї, і саме цей механізм був обраний вченими.

Прийнято вважати, що збільшення кількості літію в аноді було одним із способів вирішення цієї проблеми, але команда домоглася успіху завдяки іншому підходу.

«Багато людей думали, що більш товстий літій дозволить батареї працювати довше, - говорить Цзе Сяо, один з авторів дослідження. - Однак для кожної літій-металевої батареї існує оптимальна товщина в залежності від енергії її елемента і конструкції».

Вчені використовували дуже тонкі смужки літію у якості основи для свого анода, кожна шириною всього 20 мікрон, що набагато тонше людської волосини. Цей анод був перетворений в акумуляторну батарею кишенькового типу з щільністю енергії 350 Вт-год/ кг. Кращі у своєму класі літій-іонні батареї, які використовуються сьогодні, мають щільність від 250 до 300 Вт-год/кг, тому, хоча 350 Вт-год/кг не є чимось незвичайним у дослідницьких колах, це було б помітним поліпшенням порівняно з доступними у даний час технологіями.

В ході тестування команда виявила, що батарея зберегла 76% своєї ємності після рекордних 600 циклів. Ця версія, що встановлює рекорд, є ще одним ключових кроків вперед і, за словами команди, працює набагато довше, ніж будь-які інші версії, що розробляються в аналогічних дослідницьких проектах.

Команда пояснює успіх конструкції тим, що більш тонкі смужки сприяють кращому SEI і, отже, кращій взаємодії між електролітом і анодом, у порівнянні з більш товстими смужками, які пригнічують важливі електрохімічні реакції. Вирішивши ключове питання, пов'язане з літій-металевими батареями, автори сподіваються продовжити вдосконалення технології за допомогою консорціуму з декількох інститутів, відомого як Battery500, який працює над досягненням щільності енергії 500 Вт-год/кг.

Якщо Ви помітили орфографічну помилку, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Новини по темі:

comments powered by Disqus
Система Orphus
Щотижнева
e-mail розсилка