Литий-металлический аккумулятор показывает высокую энергетическую плотность
Литий-металлический аккумулятор нового типа показал чрезвычайно высокую энергетическую плотность — 560 Втч на кг. С учётом общей массы активных материалов в его составе система показала отличную стабильность. Исследователям удалось добиться такого результата, благодаря комбинации катода с высоким содержанием никеля и ионного жидкого электролита. Богатое содержание никеля в катоде дает возможность сохранять большое количество энергии на единицу массы, а ионный жидкий электролит обеспечивает стабильное значение ёмкости на протяжении многих циклов заряда-разряда.
В настоящий момент литий-ионные аккумуляторы используются практически в каждом мобильном источнике питания. Эта технология уже практически достигла своего предела по характеристикам. И улучшение данной системы особенно остро стоит в сфере электромобилей, где от аккумулятора зависит запас хода транспортного средства. Литий-металлические аккумуляторы могут выступить в роли реальной альтернативы литий-ионным. Они накапливают значительно больше энергии на единицу объема или массы. Коммерческому распространению этих моделей мешает низкая стабильность, поскольку материалы электродов вступают в реакцию со стандартными электролитами. Многие исследовательские группы по всему миру работают над решением этой проблемы.
Исследователям из Технологического института Карлсруэ (KIT) и Института Гельмгольца в Ульме по электрохимическому хранению энергии (HIU), похоже, удалось найти перспективное решение проблемы. Здесь можно посмотреть результаты их работы. Они использовали слоистый катод, имеющий высокое содержание никеля и небольшое содержание кобальта (NCM88). Эта комбинация обеспечила высокую энергетическую плотность аккумулятора. Раньше при исследованиях использовался распространенный органический электролит (LP30). С ним стабильность системы находится на низком уровне. Ёмкость быстро падает по мере увеличения числа циклов заряд-разряд.
Директор HIU и руководитель группы электрохимии батарей профессор Стефано Пассерини сказал, что причина низкой стабильности системы с LP30 заключается в том, что с ним образуются трещины на материале катода. Электролит попадает внутрь и повреждает структуру. При этом на аноде происходит образование литийсодержащего слоя. Чтобы избавиться от этой проблемы исследователи применили нелетучий, трудновоспламеняемый двуханионный жидкий электролит (ILE). Один из авторов исследования доктор Гук-Тэ Ким (Guk-Tae Kim) отметил, что с ILE структурные изменения катода с большим содержанием никеля существенно снижаются.
После тысячи циклов заряд-разряд сохраняется 88% ёмкости
По результатам исследования были объявлены следующие результаты.
- Энергетическая плотность экспериментального аккумулятора составила 560 Втч на килограмм. Начальная ёмкость аккумуляторной батареи была 214 мАч на грамм материала катода.
- После тысячи циклов заряда и разряда система сохранила 88% ёмкости.
- Соотношение между разрядной и зарядной ёмкостью (средняя кулоновская эффективность) составляет 99,94%.
- Аккумулятор имеет стабильность и безопасность на высоком уровне.
Исследователи считают, что они сделали важный шаг в направлении создания аккумуляторов для электромобилей следующего поколения.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
