Виправлення відмови від анодів у елементах, щоб увімкнути батареї з більшою щільністю енергії

Акумулятори з високою щільністю енергії можуть дати можливість створити ширший спектр електромобілів, включаючи літаючі транспортні засоби, які можуть транспортувати людей у ​​міських умовах. Минулі дослідження передбачають, що для підтримки експлуатації транспортних засобів, здатних злітати і приземлятися, акумуляторам потрібна щільність енергії приблизно 400 Вт · кг-1 на рівні клітин, що приблизно на 30% перевищує щільність енергії більшості існуючих літій-іонних (Li-іонних) клітин.

На додаток до живлення літаючих апаратів, високоенергетичні елементи (тобто одиничні блоки в акумуляторі, які перетворюють хімічну речовину в електричну) можуть збільшити відстань, яку електричні машини можуть проїхати, перш ніж їх потрібно буде знову заряджати. Вони також можуть зменшити загальні витрати на виготовлення електромобілів, оскільки подібних результатів можна досягти за допомогою меншої кількості, але ефективніших елементів.

Елементи металевого літію без анодів особливо перспективні для створення батарей з більшою щільністю енергії. Хоча вони використовують той самий катод, що і літій-іонні клітини, ці клітини накопичують енергію через гальванічний метал літію замість графітового хазяїна, і вони можуть мати щільність енергії, яка на 60% більша, ніж у літій-іонних клітин.

Незважаючи на свою високу щільність енергії, безанодні клітини металевого літію, як правило, мають меншу ємність і короткий життєвий цикл. Це пов’язано в першу чергу з тим, що вони отримують весь літій із позитивного електрода і не використовують надлишок літію. Крім того, їх безпека ще не підтверджена в експериментальних умовах.

Дослідники з Університету Далхоузі в Канаді вивчають способи, за допомогою яких можна обійти або подолати обмеження без анодних клітин металевого літію. У нещодавній роботі, опублікованій в Енергія природивони дослідили вихід з ладу без анодних клітин і запропонували можливе рішення, яке може продовжити їх життєвий цикл. Їх стаття заснована на одній з їх попередніх робіт, в якій вони досліджували використання подвійних сольових карбонатних електролітів для продовження терміну служби без анодних клітин металевого літію.

"Нещодавно ми продемонстрували довговічні, без анодів клітини, використовуючи подвійний сольовий карбонатний електроліт", — написали дослідники у своїй роботі. "Тут ми характеризуємо деградацію без анодних клітин з цією нежирністю (2,6 г Аг-1) рідкий електроліт ".

Дослідники використали дві методики — скануючу електронну мікроскопію та рентгенівську томографію, щоб виявити причину відмови в створених ними анодних клітинах. Їхні результати виявили, що морфологія клітин з часом погіршувалась.

Потім вони дослідили це погіршення за допомогою двох додаткових методів: ядерно-магнітно-резонансної спектроскопії та ультразвукової карти пропускання. З їхніх висновків випливає, що причиною погіршення стану літію всередині клітин був електроліт, який з часом пошкоджувався та виснажувався.

На додаток до вивчення причин відмови створених ними анодних клітин, дослідники провели тести, оцінюючи їх безпеку. Спостереження, зібрані ними протягом усього дослідження, дозволили їм розробити електроліт, який оптимізує роботу їхніх клітин і продовжує життя до 200 циклів.

Хоча розроблений дослідниками електроліт є значним кроком вперед у розвитку високоенергетичних батарейок з більш тривалим терміном експлуатації, для без анодних батарейок, які будуть впроваджені в реальних умовах, цей термін експлуатації потрібно продовжити, оскільки вони є все ще не настільки хороші, як у традиційних літій-іонних акумуляторів. У своїх наступних дослідженнях, таким чином, дослідники продовжуватимуть вивчати шляхи, за допомогою яких вони можуть значно збільшити життя своїх клітин.

Facebook Comments