Исследователи DOE и Стэнфорда возвращают к жизни «мертвые» литиевые батареи

0
27

Литий-ионные батареи, используемые в большинстве современных электромобилей и гибридов, имеют тенденцию терять энергоемкость во время цикла (заряжаются, расходуются и перезаряжаются). Это происходит потому, что небольшие кусочки лития могут быть отрезаны от электродов батареи во время процесса зарядки. Но команда ученых из Министерства энергетики и Стэнфорда заявляет, что им удалось восстановить «мертвое» литий-ионное соединение, частично обратив вспять нежелательную потерю энергоемкости и увеличив срок службы литиевых батарей на 30%.

«Я всегда считал изолированный литий плохим, поскольку он вызывает разрушение батарей и даже возгорание», — сказал И Цуй, профессор Стэнфордского и SLAC и исследователь Стэнфордского института исследований материалов и энергии (SIMES). интервью с Science Daily. Цуй, который вместе с учеными из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США руководил исследованиями по обращению вспять процесса разрушения литий-ионных аккумуляторов, пояснил: «[W]Мы обнаружили, как электрически повторно соединить этот «мертвый» литий с отрицательным электродом, чтобы реактивировать его ».

Я включу здесь очень простой, возможно, упрощенный учебник для не инженеров: литий-ионные батареи содержат положительно заряженные биты лития (ионы), которые перемещаются туда и обратно между батареями. катоды и аноды. Это движение переносит электроны через батарею в виде тока, как движущаяся вода — это ток. Со временем некоторые из этих битов теряются, покидая анод и никогда не возвращаясь на катод. В конце концов они истощаются, становятся электрохимически неактивными и просто как бы там плавают. Ученые, создавшие это исследование, называют их «островами» «мертвого» лития, и именно из-за этого батареи электромобилей теряют емкость — меньше ионов лития, «выполняющих работу» внутри батареи, поскольку все больше и больше ионов теряются и становятся островами. .

Изображение сделано Грегом Стюартом / Национальная ускорительная лаборатория SLAC.

Команда Куи обнаружила, что они могут заставить этих маленьких ребят снова двигаться, очень быстро избавляясь от накопленной энергии батареи. «Мертвые» ионы как бы «плывут по течению», и многие возвращаются к электроду и возвращаются к работе.

«Мы обнаружили, что мы можем перемещать отделенный литий к аноду во время разряда, и эти движения происходят быстрее при более высоких токах», — сказал Фанг Лю, научный сотрудник Стэнфордского университета и ведущий автор исследования. сказал Science Daily. «Поэтому мы добавили этап быстрой сильноточной разрядки сразу после зарядки аккумулятора, в результате чего изолированный литий сдвинулся достаточно далеко, чтобы снова соединить его с анодом. Это реактивирует литий, поэтому он может продлить срок службы батареи ».

Результаты исследования были подтверждены с помощью нескольких тестовых батарей и компьютерного моделирования. Они также демонстрируют, как изолированные ионы лития могут быть «восстановлены» в реальной батарее путем изменения протокола зарядки, что может быть достаточно для увеличения срока службы батареи на целых 30%.

Более того, результаты исследования могут быть использованы в батареях «второй жизни», которые действуют как накопители энергии для больших зданий, увеличивая их емкость и снижая риск возникновения пожаров — таких, как тот, который закрыл проект Tesla Megapack в Австралии прошлым летом.

:

Один из наиболее распространенных аргументов, которые приводят поздние последователи и резисторы для электромобилей, — это постоянно уменьшающаяся полезность батареи электромобиля, независимо от того, сколько Tesla проехало сотни тысяч миль. Если применяемая здесь технология может продлить срок службы батареи на полные 30%, это означает меньший оборот, меньше выбросов и более дешевые полезные электромобили для всех.

Исследование под названием «Динамическое пространственное развитие изолированного лития во время работы батареи». изначально был опубликован в журнале Nature и покрыт Science Daily. Изображение вверху сделано с завода по сборке аккумуляторных батарей Volvo Car в Генте, Бельгия.

.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь