Настройка зарядки восстанавливает потерянный литий, увеличивая емкость аккумулятора

Ученые нацелились на неактивные сгустки лития, которые накапливаются в течение всего срока службы батареи, и показали, как их можно вернуть к жизни, чтобы повысить производительность устройства.

Они говорят, что этого можно достичь, просто изменив процесс зарядки, и этот подход может не только принести пользу батареям сегодня, но и конструкциям аккумуляторов следующего поколения с гораздо большей плотностью.

Этот прорыв был достигнут группой ученых из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета, которые сосредоточились на том, что они называют островками неактивного лития. Они образуются, когда батареи циклически меняются, и ионы лития перемещаются туда и обратно между двумя электродами, при этом некоторые из них не справляются с этим перемещением и становятся электрохимически неактивными, образуя сгустки, которые способствуют снижению емкости накопителя в течение срока службы устройства.

Я всегда считал изолированный литий плохим, поскольку он приводит к разложению аккумуляторов и даже возгоранию», — говорит И Цуй, профессор Стэнфордского университета, руководивший исследованием. «Но мы обнаружили, как электрически повторно соединить этот« мертвый »литий с отрицательным электродом, чтобы реактивировать его.

Это открытие проистекает из догадок Куи, что нацеливание на изолированные островки лития с помощью напряжения может привести их в действие и заставить их физически перемещаться между электродами.

Чтобы проверить эту теорию, ученые построили «оптическую» тестовую батарею, предназначенную для наблюдения в реальном времени за изолированными островками лития во время зарядки устройства.

Эксперимент показал, что литиевый остров на самом деле не был «мертвым», и реагировал на работу батареи, медленно приближаясь к одному электроду во время зарядки и медленно приближаясь к другому во время разрядки.

Это похоже на очень медленного червя, который продвигает голову вперед и втягивает хвост, чтобы двигаться нанометр за нанометром», — говорит Куи. «В этом случае он перемещается, растворяясь на одном конце и откладывая материал на другой конец. Если мы сможем поддерживать движение литиевого червяка, он в конечном итоге коснется анода (одного из двух электродов) и восстановит электрическое соединение.

Работая с этой целью, ученые провели дополнительные эксперименты с другими тестовыми батареями и использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что выделенный литий действительно можно восстановить с помощью настроек процесса зарядки.

Мы обнаружили, что мы можем перемещать отделенный литий к аноду во время разряда, и эти движения происходят быстрее при более высоких токах», — говорит автор исследования Фанг Лю. «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.

По словам команды, этот прорыв увеличил срок службы тестовой батареи на 30 процентов. Это также может привести к усовершенствованию конструкции быстро заряжаемых батарей или увеличению емкости и срока службы современных аккумуляторных батарей, что, в свою очередь, приведет к увеличению дальности действия для электромобилей или увеличению срока службы батарей для электронных устройств.

Ученые также отмечают, что проблема изолированного лития представляет собой особую проблему для литий-металлических батарей, конструкции следующего поколения, способной удерживать в 10 раз больше энергии. С точки зрения стабильности. Интеграция этой новой технологии может помочь устранить этот недостаток.

Исследование было опубликовано в журнале Nature .

Источник: Стэнфордский университет.

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

Опубликуйте материал о ваших технологиях, проектах, стратапах

Размещение материала

hello@technovery.com