Енергетика: сьогодення та майбутнє

Новини, аналітика, статті, фото та відео

Новий електроліт прокладає шлях до створення літій-іонних батарей нового покоління

Новий електроліт прокладає шлях до створення літій-іонних батарей нового покоління

Рейтинг користувача: 5 / 5

Активна зіркаАктивна зіркаАктивна зіркаАктивна зіркаАктивна зірка
 

Вчені з Аргонської національної лабораторії Міністерства енергетики США (DOE) розробили нову електролітну суміш та присадку для літій-іонних акумуляторів наступного покоління. Новий електроліт дозволяє замінити графітовий анод на кремнієвий, що значно збільшить місткість, термін служби та безпеку самого поширеного у світі виду батарей.

Десятиліттями хіміки шукали нові матеріали для електродів та електролітів, щоб підвищити ефективність літій-іонних батарей. Одним з кращих кандидатів на зміну графіту в аноді був кремній, який перевершує графіт по місткості енергії майже в десять разів. Інша перевага цього матеріалу — його відносна дешевизна та доступність.

«При циклі заряд-розряд, кремнієвий анод в літій-іонному елементі вступає в реакцію з електролітом, і цей процес, з часом, руйнує анод, різко скорочуючи термін служби батареї», зазначив Джек Вогхі, старший хімік в Аргонському відділі хімічних наук та інженерії (CSE).

У сучасних літій-іонних батареях міститься рідина з розчином солей літію та з однієї-трьома органічними присадками. Вчені розробили унікальну стратегію додавання присадок в електроліт, в якому містяться двічі або тричі заряджені катіони металів (Mg2+, Ca2+, Zn2+ або Al3+). Така суміш, названа MESA, і вона надає кремнію стабільність та продовжує термін служби анода.

Аргонські вчені також досліджували, як працюють MESA-місткі електроліти. Під час зарядки, добавки катіонів металів в розчині електроліту мігрують в анод на основі кремнію разом з іонами літію, утворюючи фази літій-метал-кремній, які більш стабільні, ніж літій-кремній. Цей новий хімічний склад значно зменшує шкідливі побічні реакції між кремнієвим анодом та електролітом.

З чотирьох солей металів, випробуваних в елементах, додані солі електролітів з катіонами магнію (Mg2+) або кальцію (Ca2+) виявилися найбільш ефективними протягом сотень циклів зарядки-розрядки. Енергетична щільність таких елементів перевершила графітові аналоги в півтора раза.

«Результати тестів продемонстрували, що якщо кремній в аноді коли-небудь замінить графіт або його концентрація підвищиться, цей винахід стане його частиною», заявив Барис Кей, один з учасників проекту.

Нагадаємо, що зовсім недавно, інженери Williams Advanced Engineering розробили акумулятор, який одночасно більш легкий, місткіший та потужніший ніж літій-іонні батареї. Технологію планують застосовувати в авто- мотоспорті та в електричній авіації.

За матеріалами: Science Daily

На цьому поки все. Та не забувайте поділитися прочитаним зі своїми друзями!



Еко Електрика

Підпишись на новинки

Цікаві матеріали

На даний час сонячні, вітрові та гідроелектростанції на три чверті задовольняють потреби Шотландії в електроенергії. В цьому році енергії вітру було вироблено навіть більше, ніж необхідно. Вже незабар...

Вчені створили недорогий термоелектричний пристрій, який використовує холод нічного неба без активного підведення тепла. Електрики, що виробляється, поки вистачає тільки для живлення світлодіода, але ...