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

Алексей Прохоров
19 июля 2021, Понедельник в 06:39:31
0
комментариев

Повышение безопасности литий-ионных аккумуляторов с высокой энергетической плотностью

Недавно появились результаты новых исследований о процессе выделения кислорода в литий-ионных аккумуляторах с высокой энергетической плотностью. Эти аккумуляторные батареи нового поколения позволяют накапливать больше электрической энергии и вносят свой вклад в устойчивое развитие и достижение «углеродной нейтральности». Однако, чем больше энергетическая плотность аккумулятора, тем выше вероятность его перегрева (теплового разгона), что может привести к воспламенению и взрыву.

Выделение кислорода из литий-ионного аккумулятора может вызвать тепловой разгон

Фото: Такаши Накамура



Кислород, который выделяется из активного материала катода, становится триггером теплового разгона. И об этом процессе специалистам пока известно довольно мало. Поэтому специалисты из Университета Тохоку и Японского научно-исследовательского института синхротронного излучения (JASRI) изучали процесс выделения кислорода и происходящие структурные изменения катодного материала. Исследование делалось на образцах литий-ионных аккумуляторов LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 (NCM111). NCM111 играл роль модельного материала батарея на основе оксида.  Наблюдение за происходящими процессами выполнялась посредством кулонометрического титрования и дифракции рентгеновских лучей.

Исследователи обнаружили, что NCM111 допускает выделение 5 мол.% кислорода без разложения. При этом происходит структурная разупорядочивание и обмен Li и Ni. Высвобождение кислорода восстанавливает переходные металлы (Ni, Co, Mn в NCM111), что снижает их способность сохранять сбалансированный заряд.

Для наблюдения за процессом группа исследователей применяла мягкую рентгеновскую абсорбционную спектроскопию на BL27SU SPring-8 (крупномасштабная установка синхротронного излучения в JASRI). На начальной стадии выделения кислорода ученые наблюдали избирательное восстановление Ni3+ в NCM111. После того, как заканчивалась восстановление Ni, содержание Co3+ снижалось. При этом содержание Mn4+ оставалось неизменным в течение выделения кислорода в объёме 5 мол. %.

Соавтор исследования Такаши Накамура (Takashi Nakamura) сказал, что при восстановлении высоковалентный никель (Ni3+) существенно увеличивает выделение кислорода. Чтобы проверить эту гипотезу Накамура с коллегами подготовили модифицированный материал NCM111, который содержал больше Ni3+, чем исходный образец. На нём они обнаружили, что материал выделяет значительно более тяжёлый кислород, чем они ожидали.

Основываясь на результатах исследования, учёные предположили, что переходные металлы с высокой валентностью дестабилизирует кислород в кристаллической решетке материалов на основе оксидов. Накамура уверен, что полученные результаты поспособствуют дальнейшему развитию надёжных аккумуляторов будущего поколения с высокой энергетической плотностью.

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. Обязательные поля помечены *




Вы находитесь: Главная Новости Предотвращение выделения кислорода повышает безопасность Li-Ion 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 - 2021 Информационный сайт об аккумуляторах Akbinfo.ru
Копирование материалов разрешено только при установке активной ссылки на наш сайт!!!