Твърдотелна батерия за е-коли обещава огромно увеличение на пробега

Твърдотелните батерии притежават огромен потенциал за приложение за съхранение на енергия, особено за електрически превозни средства. Но те имат проблеми със стабилността. Сега нов дизайн обещава ново решение на този проблем: екип от учени е разработил нов електроден материал, който запазва обема си по време на зареждане, за да позволи на батерията да издържи стотици цикли.

Възможността за използване на електрическо превозно средство или смартфон с твърда батерия, вместо днешния тип литиево-йонни акумулатори, може да ги накара да работят по-дълго, преди да се наложи презареждане. Очаква се те да изискват по-малко време за зареждане, когато то е нужно. Проблемите със стабилността им обаче са свързани с движението на литиевите йони в и извън електродите на батерията по време на зареждане, което ги кара да се разширяват и свиват и в крайна сметка променя химията на устройството.

Международен екип от учени е проектирал нов електрод за твърдотелни батерии, за който се твърди, че предлага безпрецедентна стабилност. Материалът е направен от литиев титанат и литиево-ванадиев диоксид, смлени на частици с нанометрови размери. Използван като електрод на батерията, този материал предлага висок капацитет и позволява обратимо вкарване и извличане на литиевите йони по време на зареждане и разреждане.

Резултатът е електроден материал, който запазва обема си по време на работа. Учените са измерили тестовия модел при изменението – процеса, който се извършва, когато литиевите йони излизат и ванадиевите йони мигрират от първоначалните си позиции, за да запълнят празните пространства. „Когато свиването и разширяването са добре балансирани, стабилността на размерите се запазва, докато батерията се зарежда или разрежда,“ каза професор Наоаки Ябуучи от Националния университет в Йокохама, Япония, който ръководи изследването. „Смятаме, че е напълно възможно разработването на материал с истински непроменливи размери – такъв, който запазва обема си при електрохимичен цикъл. Той може да бъде разработен чрез допълнително оптимизиране на химическия състав на електролита.“

Новият електроден материал е подложен на тест и се е представил впечатляващо: с висок капацитет от 300 mAh/g и може би най-важното, без влошаване в продължение на 400 цикъла на зареждане и разреждане.

„Фактът, че яма намаляване на капацитета над 400 цикъла, ясно показва превъзходната производителност на този материал в сравнение с докладваните за конвенционалните изцяло твърдотелни клетки“, каза авторът на изследването, доцент Нийраж Шарма.

Екипът планира да продължи да доразработва електролита, за да създаде видовете батерии, необходими за обслужване на електрически превозни средства, изискващи по-голяма безопасност и продължителност на живота. Това може да даде на е-автомобилите стабилни и надеждни батерии, които се зареждат много по-бързо и изминават много по-големи разстояния.

„Откритието може драстично да намали разходите за батерии”, каза Ябуучи. „В бъдеще, например, може да е възможно пълно зареждане електрическо превозно средство само за пет минути.“

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*