Первые принципы универсального дизайна для оптимизации энергопотребления аккумуляторов электромобилей

Команда корейских исследователей впервые представила универсальные принципы проектирования твердотельных батарей, что ознаменовало сдвиг парадигмы в этой области.

Они также разработали набор инструментов для проектирования твердотельных аккумуляторов, используя принципы проектирования.

Этот технологический прогресс заполняет критический пробел в исследованиях конструкции аккумуляторов, для которых ранее отсутствовали стандартизированные тесты.

«Представление первых универсальных принципов проектирования твердотельных батарей, а также разработка и распространение набора инструментов для проектирования принесут большую пользу области проектирования твердотельных батарей», — говорят исследователи.

Это потенциально может ускорить разработку и внедрение твердотельных батарей, которые широко считаются будущим хранения энергии. Кроме того, твердотельные батареи с их более высокой плотностью энергии по сравнению с литий-ионными батареями обещают увеличить запас хода электромобилей, обеспечивая при этом повышенную безопасность и более быструю зарядку.

Расцвет твердотельных батарей

Глобальный рост электрификации усилил спрос на передовые аккумуляторные технологии. В центре внимания оказались твердотельные батареи, которые являются более безопасным и более энергоемким вариантом, чем традиционные литий-ионные батареи.

Использование негорючих твердых электролитов снижает риск возгорания. Кроме того, эффективная конструкция ячеек и систем может значительно повысить плотность энергии.

Хотя фундаментальные исследования твердотельных батарей продвинулись вперед, переход от экспериментальных результатов к реальным применениям столкнулся с препятствиями из-за отсутствия устоявшихся научных принципов проектирования.

Исследователи во многом полагались на опыт при комбинировании материалов и контроле параметров конструкции. Иногда это может привести к неэффективности.

Преодоление проблем дизайна

Корейская исследовательская группа установила количественные параметры конструкции батарей. К ним относятся порог равновесия, порог перколяции и порог нагрузки.

Эти параметры составляют основу универсальных принципов проектирования твердотельных батарей.

ЧИТАТЬ  Стеклянная скульптура перед штаб-квартирой Apple в Купертино

Интересно, что карманный элемент емкостью 0,5 Ач, построенный в соответствии с этими принципами, достиг впечатляющей плотности энергии 310 Втч/кг и прошел сертификацию третьей стороны. В частности, она превысила плотность энергии коммерческих литиевых батарей (около 250 Втч/кг).

«Мы надеемся, что многие исследователи смогут использовать эти принципы для эффективной разработки твердотельных батарей, значительного улучшения производительности и преодоления текущих технологических препятствий». добавлен исследователи.

Количественные расчетные параметры

На плотность энергии твердотельных батарей влияет плотность активных материалов в катоде. «Порог равновесия» определяет идеальное соотношение между частицами активного материала и твердым электролитом в катоде.

Исследовательская группа использовала концепцию «закрытой кубической упаковки» для определения этого стандартного соотношения, которое определяет баланс между плотностью энергии и плотностью мощности.

«Порог перколяции» устанавливает минимальное условие проводимости ионов лития в композитном катоде. Он обеспечивает контакт между композиционными частицами активных материалов и твердыми электролитами.

В то же время «порог нагрузки» определяет идеальные условия для минимизации падения напряжения внутри катода. Это помогает в разработке оптимальной толщины электрода.

Исследователи также создали «SolidXCell», общедоступный набор инструментов для проектирования твердотельных батарей.

Платформа, характеризующаяся своими многомасштабными и многопараметрическими возможностями, способствует интуитивному и систематическому подходу к проектированию, тем самым улучшая доступность технологии твердотельных аккумуляторов для более широкой аудитории.

Будущие последствия

Реализация этих принципов проектирования, а также соответствующего инструментария проектирования означает заметный прогресс в разработке твердотельных батарей.

Исследователи надеются, что эти инструменты облегчат процедуры проектирования и улучшат производительность.

Принципы проектирования и многоцелевой инструментарий проектирования были созданы доктором Джинсу Кимом из Ульсанского центра исследований и разработок передовых энергетических технологий Корейского института энергетических исследований (KIER) в сотрудничестве с исследовательской группой профессора Сунг-Гюн Юнга из Ульсана. Национальный институт науки и технологий (UNIST).

ЧИТАТЬ  10 идей подарков для детей с особыми потребностями. Что подарить особенному ребенку

информационный бюллетень

Ежедневный план

Будьте в курсе новостей техники, технологий, космоса и науки с The Blueprint.

Нажимая кнопку «Зарегистрироваться», вы подтверждаете, что принимаете условия использования и политику конфиденциальности этого сайта.

МастерКард

ОБ ИЗДАТЕЛЬСТВЕ

Аман Трипати Активный и разносторонний журналист и главный редактор. Он освещал регулярные и последние новости для нескольких ведущих изданий и средств массовой информации, включая The Hindu, Economic Times, Tomorrow Makers и многих других. Аман обладает знаниями в области политики, путешествий и технологий, особенно в области искусственного интеллекта, передовых алгоритмов и блокчейна, а также проявляет большой интерес ко всему, что связано с наукой и технологиями.

Source

Оцените статью
Своими руками