Oamenii de știință au folosit un truc de chimie îngrijit pentru a aborda o provocare majoră cu care se confruntă viitoarele baterii. Descoperirea lor deschide calea pentru generația viitoare vehicul electric (EV) Baterii capabile să alimenteze călătorii de 500 de mile (800 de kilometri) cu o singură încărcare de 12 minute.
Bateriile cu litiu-metal diferă de standard Baterii cu ioni cu litiu În sensul că anodul de grafit este înlocuit cu metal de litiu. Aceste proiecte oferă o densitate energetică mult mai mare, au spus cercetătorii într -un declaraţie.
Pentru șoferii EV, aceasta înseamnă baterii care se încarcă mai repede și merg mai departe. Dar oamenii de știință nu au reușit să construiască baterii eficiente de metal cu litiu din cauza „dendritelor”-o substanță cristalină ramificată, care crește pe anod în timpul încărcării, erodând performanța bateriei în timp. Acest lucru se agravează în timpul încărcării rapide și crește riscul de scurtcircuit al bateriei.
Dar într -un nou studiu, publicat pe 3 septembrie în Jurnal Energia naturiioamenii de știință au găsit o modalitate de a suspenda creșterea dendritei.
Secretul constă într -un nou tip de electrolit lichid. Electrolitul lichid „care inhibă coeziunea” suprimă creșterea dendritei, stimulând capacitățile de încărcare rapidă ale bateriilor și prelungindu-și durata de viață la peste 185.000 de mile (300.000 km), au spus cercetătorii.
Înrudite: Faceți cunoștință cu supercarul chinezesc care tocmai a zdrobit recordul de viteză EV
Atât bateriile cu ioni de litiu, cât și cu litiu conțin un electrolit lichid, care transportă ioni de litiu între catod și anod În timp ce bateria se încarcă și se descarcă. Diferența, după cum am menționat, între cele două tipuri de baterii este că grafitul dintr-o baterie cu litiu-ion este înlocuit cu metal cu litiu.
În fizica bateriei, densitatea energiei se referă la cantitatea de energie pe care o baterie o poate stoca în raport cu greutatea sau volumul său – un factor cheie în cât de departe poate călători un vehicul electric cu o singură încărcare.
Echipa de cercetare a constatat că cauza care stă la baza formării dendritei a fost „coeziunea interfațială neuniformă pe suprafața metalului de litiu”, au spus cercetătorii în declarație. Cu alte cuvinte, și -au dat seama că ionii de litiu nu se depun uniform pe anod în timpul încărcării, creând puncte slabe în care dendritele pot începe să se formeze.
Pentru a rezolva această problemă, au dezvoltat un electrolit lichid care este structurat chimic pentru a ajuta la asigurarea ionilor mai uniform pe suprafața anodului – contribuind la oprirea lor să se aglomereze în dendrite.
În testele de laborator, bateria s -a încărcat de la 5% la 70% în 12 minute și a menținut această viteză peste 350 de cicluri. O versiune de capacitate mai mare a atins o taxă de 80% în 17 minute peste 180 de cicluri de încărcare, au spus oamenii de știință.
„Această cercetare a devenit o bază cheie pentru depășirea provocărilor tehnice ale bateriilor cu litiu-metal prin înțelegerea structurii interfațiale”, coautor al studiului Hee Tak KimÎn declarație, a declarat profesor de inginerie chimică și biomoleculară la Institutul Advanced de Știință și Tehnologie din Coreea (KAIST).
“A depășit cea mai mare barieră pentru introducerea bateriilor cu litiu-metal pentru vehicule electrice.”