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

Алексей Прохоров
17 февраля 2022, Четверг в 06:20:44
0
комментариев

Учёные разработали электролит на основе хлора для литий-ионных аккумуляторов

Как правило, при улучшении характеристик литий-ионных аккумуляторов учёные преследуют две основные цели. Первая заключается в том, чтобы создать батарею, способную хранить большее количество энергии. А вторая цель заключается в повышении безопасности эксплуатации АКБ. Современные литий-ионные аккумуляторы содержат жидкие электролиты, которые могут легко воспламеняется. Поэтому большинство перспективных разработок как лежат в области Li-Ion  аккумуляторов с твердым электролитом. Они не только имеют более высокую безопасность, но и предлагают повышенную энергетическую плотность.

Учёные разработали электролит на основе хлора для литий-ионных аккумуляторов


Исследователи из Университета Ватерлоо (Канада), которые являются членами Объединенного центра исследований в области хранения энергии (JCESR) со штаб-квартирой в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) разработали новый твердый электролит с рядом преимуществ. Он состоит из лития, скандия, индия, хлора. Эта комбинация необходимо для создания полностью твердотельного аккумулятора, работающего без существенной потери ёмкости более 100 циклов при высоком напряжении (более 4 вольт) и более 1000 циклов при промежуточном напряжении. Хлоридная природа электролита обеспечивает стабильность системы стабильности в условиях работы выше 4 вольт. Поэтому он подходит для типичных катодных материалов, которые лежат в основе современных литий-ионных аккумуляторов. Однако этот электролит плохо проводит электроны.

Один из авторов исследования, профессор Линда Назар, сказала, что основная привлекательность разработанного ими электролита заключается в том, что он не может воспламениться и позволяет эффективно размещать его в аккумуляторном элементе. Она также добавила, что им удалось продемонстрировать стабильную работу элемента при высоком напряжении.

Полученные до настоящего момента образцы твердотельных электролитов в большей степени разработаны на основе сульфидов, которые разлагаются и окисляются при напряжении выше 2,5 вольта. Поэтому требуется изолирующее покрытие вокруг катодного материала, которое функционирует при напряжении более 4 вольт. А это ухудшает способность ионов лития и электронов перемещаться на катод из электролита. По словам Назар, в сульфидных электролитах всегда приходится решать эту головоломку. Сначала требуется изолировать электролит от катода, а в итоге всё равно требуется проводимость электронов в одном материале.

Группа профессора Назар была не первой, кто разработал электролит на хлоридной основе. Однако в этот раз учёные заменили половину индия на скандий. Это решение, основанное на результатах их прошлой работы, оказалось выигрышным с точки зрения увеличения проводимости ионов и электронов. По словам исследователей, хлоридные электролиты становятся всё более привлекательными, поскольку могут работать при высоких напряжениях. А некоторые из них химически совместимы с лучшими катодными материалами, которые есть на сегодняшний день.

Назар говорит, что одним из химических ключей к ионной проводимости лежит в перекрещивающейся трёхмерной структуре материала. Она носит название шпинели. Исследователи в своей работе сбалансировали два конкурирующих решения. Это добавление шпинели с большим количеством ионов и оставление участков для прохождения ионов. Назар сравнивает это с попыткой организации дискотеки: «Вы хотите, чтобы пришли люди, но слишком много народу тоже плохо».

По словам учёных, идеальной ситуацией в этом случае является, когда половина мест в структуре шпинели заполнено литием, а другая половина остаётся открытой. Однако создание такой ситуации является непростой задачей. Помимо хорошей ионной проводимости, учёным нужно было убедиться, что электроны не могут настолько легко перемещаться через электролит, чтобы привести к его разложению при высоком напряжении.

Назар сказала, что пока им не удалось понять, почему электронная проводимость электролита ниже, чем у большинства хлоридных электролитов, которые были получены ранее. Однако это свойство помогает установить чистую поверхность раздела между твёрдым электролитом и материалом катода. Это обеспечивает стабильную работу даже при больших количествах активного материала на катоде.

Результаты исследования опубликовали в этой статье.

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 Разработан электролит на основе хлора для 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 - 2022 Информационный сайт об аккумуляторах Akbinfo.ru
Копирование материалов разрешено только при установке активной ссылки на наш сайт!!!