AkbInfo.ru
информационный сайт об аккумуляторах
Вконтакте Facebook Twitter Канал Youtube
Сервис подбора стартерных аккумуляторов по марке автомобиля

Алексей Прохоров
6 апреля 2022, Среда в 06:00:32
0
комментариев

Исследователи используют квантовые методы для прогнозирования реактивности литий-металлических аккумуляторов будущего поколения

Литий-металлические батареи имеют неплохой потенциал для использования в будущем в качестве источников питания в электромобилях и бытовой электронике. Благодаря более высокой энергетической плотности литий-металлический аккумулятор обеспечит больший запас хода, чем современный литий-ионные модели. Но поверхность металлического лития обладает высокой реакционной способностью. Кроме того понимание химии этой системы пока ограничено.

Исследователи используют квантовые методы для прогнозирования реактивности литий-металлических аккумуляторов будущего поколения


Поэтому учёные под руководством профессора кафедры химического машиностроения имени Арти Макферрина Техасского университета A&M, Перла Бальбуэна, решили провести исследование специфических реакций, которые происходят на поверхностях литий-металлических аккумуляторов. Для этого они использовали квантово-химические методы. Понимание реакций, проходящих в металлических аккумуляторах, повысит удобство их использования и сделает более чётким прогнозирование продуктов на основе этой электрохимической системы.

Бальбуэн считает, что сначала нужно понять, какой тип реакций происходит, какие компоненты участвуют, а также понять морфологию эволюционирующих продуктов и схему перемещения ионов и электронов по поверхности. По его мнению, при ответе на эти критические важные вопросы в будущем можно будет коммерциализировать литий-металлические аккумуляторы.

При производстве литий-металлических батарей на аноде происходит образование тонкой плёнки. Она называется границей твёрдого электролита (SEI). Плёнка состоит из ряда компонентов и получается в результате разложения электролита. Химический состав SEI имеет решающее значение для обеспечения максимальной производительности аккумулятора и увеличения его срока службы. Благодаря экспериментальным усилиям, учёные могут раскрыть детали данного явления на уровни электронов и атомов.

Результаты проведённого исследования ученые опубликовали в журнале ACS Applied Materials & Interfaces Американского химического общества. Соавтором выступил аспирант Даченг Куай с химического факультета Texas A&M.

В данном исследовании учёные нацелились на полимер, который образуется на внутренних поверхностях аккумулятора из-за разложения электролита. Точное определение этой специфической полимерной реакции является сложной задачей, но это необходимо сделать для понимания и оптимизации SEI. Исследователи разработали интерфейс атомистическом уровне, и решили точные квантово-химические уравнения, чтобы отобразить временную эволюцию реакции образования полимера.

Проведенное исследование отличает то, что оно начинается с описания на микроскопическом уровне и позволяет системе развиваться в соответствии с ее электронным перераспределением в результате химической реакции, говорит Бальбуэна. Как отмечает он, существует много экспериментальных методик, позволяющих контролировать и отслеживать реакции, но они довольно сложные.

В результате проведенного моделирования будет составлено новое представление. Бальбуэн сказал, что часть системы, которая отвечает за важные химические процессы, будет изолирована. Они не будут следить за конкретной группой молекул, и анализировать реакции, которые самопроизвольно протекают на поверхности электродов.

В проведённом исследовании использовались уникальные вычислительные инструменты. Они позволяют определять минимальные энергетические конфигурации и расположение молекул во время реакции. В результате, реакция отображается от начала до конца. Исследователям удалось обнаружить, что частицы, полимеризующиеся в SEI, могут быть полезны для литий-металлических батарей, поскольку их можно использовать для контроля уровня реактивности материалов батареи. Бальбуэна сказал, что в целом они довольны результатами, поскольку получили представление о том, что может произойти при использовании настоящих электродов в наличии металлических аккумуляторов.

Результаты показывают использования вычислительных инструментов, которые будут способствовать созданию аккумуляторов, имеющих более длительный срок эксплуатации. Кроме того, они дешевле обходятся в производстве и менее опасны для окружающей среды. Исследователи надеются, что по мере развития более продвинутых химических методов они смогут продвинуться в своей работе в ближайшие годы.

Бальбуэна уверен, что проделанная работа будет полезна и через 10 лет. Она станет движущей силой при разработке аккумуляторов в более экологичном и эффективном направлении. Сделанные выводы помогут в разработке успешной технологии. И такая работа должна вестись постоянно.

Оцените статью!
ОтвратительноПлохоТак себеХорошоЗамечательно (голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
Присоединяйтесь к нам в социальных сетях!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.




Вы находитесь: Главная Новости Использование квантовых методов для прогнозирования реактивности литий-металлических аккумуляторов
Подписка
Введите Ваш email
 
Поставьте эту галочку, если хотите отписаться от рассылки.
Внимание! Отправляя email для подписки, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Рассылка приходит раз в месяц и содержит последние материалы на сайте, которые могут быть вам интересны. Если Вы хотите отписаться от рассылки, то ведите email и поставьте галочку при отправке формы.
© 2015 - 2022 Информационный сайт об аккумуляторах Akbinfo.ru
Копирование материалов разрешено только при установке активной ссылки на наш сайт!!!