Исследователи из Циндаоского института биоэнергетики и биотехнологий (QIBEBT) в Китае внедрили инновации, модифицировав катод полностью твердотельных литиевых батарей (ASLB), значительно улучшив их плотность энергии и срок службы.
Согласно пресс-релизу организации, исследования открывают путь к созданию высокопроизводительных батарей следующего поколения.
В наших усилиях по отказу от ископаемого топлива и электрификации видов транспорта батареи играют важную роль. Хотя батареи существуют уже много столетий, до сих пор только литий-ионные батареи позволяли нам достичь высочайшей плотности энергии.
Поскольку солнечные и ветряные электростанции вводятся в эксплуатацию головокружительными темпами, а клиенты стремятся перейти на электромобили, технология литиевых батарей достигает своего максимального потенциала и вскоре может стать узким местом, препятствующим переходу к более экологическим методам.
Недостатки литий-ионных аккумуляторов, такие как их восприимчивость к экстремальным температурам и опасности пожара, а также их относительно короткий жизненный цикл, побудили исследователей искать улучшения в аккумуляторных технологиях. Твердотельные батареи готовы заменить литий-ионные батареи, но они сталкиваются с препятствием из-за природы их катода.
Вызов с ASLB
Катоды АСЛБ изготавливаются из гетерогенных композитов, содержащих многочисленные добавки. Эти добавки электрохимически неактивны, но играют важную роль в улучшении катодной проводимости.
Однако эти добавки несовместимы со слоистыми оксидными катодами, которые расширяются и сжимаются в процессе работы. Исследователи из Технологического центра твердотельных энергетических систем QIBEBT (SERGY) искали способы решения этой проблемы и нашли решение в стратегии катодной гомогенизации с использованием материала с нулевой деформацией Li1,75Ti2(Ge0,25P0, 75S3,8Se0,2)3. называется (LTG0.25PSSe0.2)
Материал обладает смешанной ионной и электронной проводимостью, что обеспечивает эффективный перенос заряда на стадиях заряда и разряда без специальных добавок на катоде.
«Наша стратегия катодной гомогенизации бросает вызов традиционной конструкции гетерогенных катодов», — сказал Цуй Лунфэй, исследователь из QIBEBT, принимавший участие в исследовании. «Устранив необходимость в неактивных добавках, мы улучшаем плотность энергии и продлеваем срок службы батареи. »
Улучшение ASLB
Чтобы продемонстрировать, что этот материал улучшает характеристики ASLB, исследователи провели обширные испытания батарей, изготовленных из однородного катода. В ходе работы команда обнаружила, что их батареи имеют удельную емкость 250 мАч на грамм по сравнению с 100–200 мАч на грамм стандартных литий-ионных батарей.
На уровне элемента гомогенный катод обеспечивал высокую плотность энергии — 390 Втч на кг по сравнению с 200–300 Втч на кг обычных литий-ионных батарей. Помимо более высоких мощностей, в пресс-релизе добавлено, что изменение объема катода составляет всего 1,2 процента за 20 000 рабочих циклов при комнатной температуре.
«Этот подход — настоящая революция для ASLB», — добавил ЧЖАН Шу, исследователь SERGY, который также участвовал в работе. «Сочетание высокой плотности энергии и увеличенного срока службы открывает новые возможности для будущего хранения энергии. »
Интересно, что эту технологию можно применить к другим типам батарей, которые сталкиваются с проблемами, связанными с гетерогенными катодами, например, к литий-ионным батареям, литий-серным батареям, натрий-ионным батареям и горючим литий-ионным батареям.
«Потенциал коммерциализации ASLB с высокой плотностью энергии теперь более достижим», — заявил в своем заявлении Цуй Гуанглей, профессор и директор SERGY. «Наша универсальная стратегия разработки многофункциональных гомогенных катодов может преодолеть препятствия, связанные с энергией, мощностью и сроком службы хранения энергии, открывая путь для реальных приложений. »
Будьте в курсе новостей техники, технологий, космоса и науки с The Blueprint.
Нажимая «Зарегистрироваться», вы подтверждаете, что принимаете условия использования и политику конфиденциальности этого сайта.
ОБ ИЗДАТЕЛЬСТВЕ
Амейя Палея Амейя — научный писатель из Хайдарабада, Индия. Молекулярный биолог в душе, он сменил микропипетку, чтобы писать о науке во время пандемии, и не хочет возвращаться. Ему нравится писать о генетике, микробах, технологиях и государственной политике.
.jpg)
