Учёные ищут секрет длительного срока службы аккумуляторов в свойствах мыла
Группа исследователей из Университета Брауна и Национальной лаборатории Айдахо считает, что для увеличения срока службы аккумуляторов важно понять принцип работы мыла. Например при мытье рук с мылом образуются структуры, которые называются мицеллы. Они удаляют с кожи грязь, жир, микробы при смывании водой. Фактически мыло выступает в качестве моста между очищаемым объектом и водой. Оно связывает и оборачивает эти объекты в мицеллярные структуры.
Результаты проведённого исследования были опубликованы в этой статье. Учёные отмечают, что процесс, аналогичный действию мыла, происходит в одном из перспективных веществ для создания долговечных литиевых аккумуляторов. Это новый тип электролита, который называют локализованным электролитом высокой концентрации. В статье исследователи утверждают, что они дают новое понимание того, как функционирует этот процесс. По их мнению, он является недостающим элементом, чтобы открыть возможности этого развивающегося сектора технологий. Профессор Инженерной школы Брауна, Юэ Ци (Yue Qi) говорит, что для улучшения энергетической плотности и увеличения циклов заряда и разряда требуется заменить материалы внутри существующих аккумуляторов. Благодаря этому можно будет создавать электромобили, которые будут иметь запас хода более 800 км. А также можно будет оснащать смартфоны аккумуляторами, обеспечивающими их питанием в течение недели.
Учёные ведут активную работу над переходом с аккумуляторов из металлического лития на более современные электрохимические системы. Основная задержка заключается в разработке электролитов для нового поколения аккумуляторов. Можно сказать, что это кровеносная система аккумуляторной батареи. Именно благодаря электролиту поддерживается электрохимическая реакция для преобразования химической энергии в электрическую.
Электролиты в современных литий-ионных аккумуляторах состоят из соли низкой концентрации, которая растворена в жидком растворителе. Такие системы имеют низкую эффективность в аккумуляторах на основе металлического лития. Чтобы решить эту проблему, ученые Национальной лаборатории Айдахо и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, ученые Национальной лаборатории Айдахо и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории разработали локализованные электролиты высокой концентрации. Их изготавливают путем смешивания высоких концентраций соли в растворителе с другой жидкостью. Это жидкость называется разбавителем. Её функция заключается в улучшении течения электролита и позволяет поддерживать мощность аккумулятора.
В лабораторных исследованиях новый электролит показал перспективные результаты. Однако исследователям пока ещё непонятно, как точно он работает. Отсутствие полных данных ограничивает эффективность использования этого электролита. Чтобы восполнить пробелы в этом направлении, было организовано данное исследование.
В опубликованной статье учёные представляют единую теорию того, почему новый электролит работает лучше. В качестве основной причины этого они называют образование внутри электролита мицеллоподобных структур, как в случае с мылом. Старший научный сотрудник лаборатории Ок-Риджа, Бин Ли (Bin Li), утверждает, что роль мыла или поверхностно-активного вещества играет растворитель. Он связывает соль и разбавитель, обволакивая их с более высокой концентрацией в центре мицеллы. После понимания этого процесса исследователи смогли определить соотношения и концентрации, необходимые для достижения оптимальных реакций в реальных аккумуляторах.
Данная работа поможет решить одну из основных проблем при разработке нового электролита – поиск оптимального баланса трёх составляющих. Проведённые исследования не только дают лучшие рекомендации по созданию локализованных электролитов с высокой концентрацией, но также информацию для разработки более эффективных составов электролитов.
Исследователи из Национальной лаборатории Айдахо реализовали эту теорию на практике. Им удалось продемонстрировать, что теоретические данные верны и новый электролит помогает увеличить срок службы литий-ионных аккумуляторов. Ученым не терпится увидеть, какие разработки для локализованных электролитов с высокой концентрацией появятся по стопам их исследования. Они понимают, что ещё предстоит проделать массу работы для преодоления узкого места в составе электролитов для аккумуляторов с высокой энергетической плотностью. Для них наиболее забавным кажется то, что секрет заключался в процессах связанных с обычным мылом. Концепция мицеллы может быть новой для электролита, но на самом деле она очень распространена в нашей повседневной жизни, говорят учёные. Теперь они имеют теорию и рекомендации, благодаря которым можно добиться необходимого взаимодействия растворителя, соли и разбавителя в электролите. У них также появились данные, как смешивать эти компоненты и в какой концентрации.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
