Bukvoed.info


Ежедневные новости от Информационного агентства СМИ25, ООО Буквоед не является учредителем СМИ

Найден способ "оживить" перезаряжаемые литиевые батареи

Найден способ "оживить" перезаряжаемые литиевые батареи


Представители Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета нашли способ оживить перезаряжаемые литиевые батареи, что потенциально может увеличить дальность хода электромобилей и срок службы батарей в электронных устройствах нового поколения.

В процессе работы литиевых батарей накапливаются небольшие островки неактивного лития, которые отрезаются от электродов, снижая способность батареи сохранять заряд. Но исследовательская группа обнаружила, что может заставить этот "мертвый" литий двигаться к одному из электродов, пока он снова не соединится, частично обращая вспять нежелательный процесс. Добавление этого дополнительного шага замедлило деградацию их тестовой батареи и увеличило срок ее службы почти на 30%.

"Сейчас мы изучаем возможность восстановления утраченной емкости в литий-ионных батареях с помощью чрезвычайно быстрого этапа разрядки", - говорит постдокторант Стэнфорда Фанг Лю, ведущий автор исследования, опубликованного 22 декабря в журнале Nature.

Большое количество исследований направлено на поиск путей создания перезаряжаемых батарей с меньшим весом, большим сроком службы, повышенной безопасностью и более высокой скоростью зарядки, чем литий-ионная технология, используемая в настоящее время в мобильных телефонах, ноутбуках и электромобилях.

Оба типа батарей используют положительно заряженные ионы лития, которые курсируют туда-сюда между электродами. Со временем часть металлического лития становится электрохимически неактивной, образуя изолированные островки лития, которые больше не соединяются с электродами. Это приводит к потере емкости и представляет собой особую проблему для литий-металлических технологий и быстрой зарядки литий-ионных батарей.

Однако в новом исследовании ученые продемонстрировали, что они могут мобилизовать и восстановить изолированный литий, чтобы продлить срок службы батареи.

"Я всегда считал изолированный литий плохим, поскольку он приводит к разложению батарей и даже возгоранию", - говорит И Куи, профессор Стэнфорда и SLAC и научный сотрудник Стэнфордского института исследований материалов и энергии (SIMES), возглавлявший исследование. Но мы обнаружили, как электрически соединить "мертвый" литий с отрицательным электродом, чтобы реактивировать его"

Идея исследования родилась, когда Цуй предположил, что подача напряжения на катод и анод батареи может заставить изолированный островок лития физически перемещаться между электродами, и теперь его команда подтвердила этот процесс своими экспериментами.

Ученые изготовили оптический элемент с литий-никель-марганец-кобальт-оксидным (NMC) катодом, литиевым анодом и изолированным островком лития между ними. Это испытательное устройство позволило им в режиме реального времени отслеживать, что происходит внутри батареи во время использования.

Они обнаружили, что изолированный литиевый остров вовсе не был "мертвым", а реагировал на работу батареи. При зарядке батареи остров медленно перемещался к катоду, а при разрядке - в противоположном направлении.

"Это похоже на очень медленного червя, который продвигает голову вперед и втягивает хвост, двигаясь нанометр за нанометром", - сказал Цуй. В данном случае он перемещается, растворяясь на одном конце и откладывая материал на другом конце". Если мы сможем поддерживать движение литиевого червя, он в конце концов коснется анода и восстановит электрическую связь"

Результаты, которые ученые подтвердили на других тестовых батареях и с помощью компьютерного моделирования, также показывают, как изолированный литий может быть восстановлен в реальной батарее путем изменения протокола зарядки.

"Наши результаты также имеют широкое значение для проектирования и разработки более надежных литий-металлических батарей".


Источник/автор фото: pixabay.com
Источник: phys.org
Оцените
0
Не согласен со статьей?
Напиши свое мнение для других читателей!
  • Смайлы и люди
    Животные и природа
    Еда и напитки
    Активность
    Путешествия и места
    Предметы
    Символы
    Флаги

Метавселенная и будущее по замыслу Марка Цукерберга