16.6 C
Москва
Четверг, 6 августа, 2020

Наше мнение

ВВП падает, как никогда раньше. Кто быстрее всех оправится от кризиса?

«Некоторые записи не могут быть побиты. Подумайте о целях Алана Ширера в Премьер-лиге, о 100 очках в одной игре баскетболиста Уилта Чемберлена или о...

Впервые за многие годы у Лукашенко появился серьезный конкурент на выборах – и она женщина

Кандидат на пост президента Светлана Чичановская мобилизовала пока слабую и неорганизованную белорусскую оппозицию на столкновение с авторитарным лидером. Если в предыдущие годы протесты оппозиции были...

Северная Корея работает над вакциной от коронавируса или над биологическим оружием?

«Северная Корея может использовать свои законные устремления в отношении вакцин для укрепления своего биотехнологического потенциала», - заявил Эндрю Вебер, бывший помощник министра обороны США...

Почему так сложно похудеть: суровые истины

Почему так сложно похудеть? Это вопрос, вероятно, задают себе многие. Помимо очевидного, что еда вкусная, а физические упражнения тяжелые, и мало времени - есть...

Всё что нужно знать о воздействии сетей 5G

Активисты опасаются, что излучение от беспроводной связи 5G может быть опасным для здоровья человека. И требуют провести больше исследований, прежде чем операторы сотовой связи...

Канада снижает прогнозы по добыче нефти

Канадская нефть добывается как из нефтяных скважин, так и из битуминозных песков. Согласно последнему прогнозу IHS Markit, опубликованному франкоязычным общественным вещателем Radio Canada, добыча...

Люблинский треугольник: что означает новый формат сотрудничества между Польшей, Литвой и Украиной?

Во время встречи 28 июля с министрами иностранных дел Литвы Линасом Линкявичюсом и Украиной Дмитрием Кулебой в Люблине они объявили о создании формата польско-литовско-украинского...

Ученые раскрывают влияние таяния ледников Арктики на погоду во всем мире

По мере того как морской лед в Арктике все дальше отступает и с каждым десятилетием тает все быстрее, ученые стремятся понять уязвимости одного из...

Новый материал для аккумуляторов позволит электромобилям проехать сотни километров без подзарядки

Исследователи разработали новый материал для аккумуляторов, который позволяет использовать их для электромобилей, способных проехать сотни километров без подзарядки, и электрических самолетов, называемых eVTOL, для быстрых и экологически безопасных поездок на работу.

В поисках перезаряжаемой батареи, которая может питать электромобили в течение сотен километров от одной зарядки, ученые пытались заменить графитовые аноды, используемые в настоящее время в электромобилях, на литиевые металлические.

Но в то время как металлический литий расширяет диапазон движения электромобиля на 30-50%, он также сокращает срок службы батареи из-за литиевых дендритов, крошечных древовидных дефектов, которые образуются на литиевом аноде в течение многих циклов зарядки и разрядки. Что еще хуже, дендриты вызывают замыкание в элементах батареи, если они вступают в контакт с катодом.

В течение десятилетий исследователи предполагали, что твердые электролиты, например, сделанные из керамики, будут работать лучше всего для предотвращения прохождения дендритов через ячейки. Но проблема с этим подходом, как выяснили многие, заключается в том, что он не остановил формирование или «зародышеобразование» дендритов, как крошечные трещины в лобовом стекле автомобиля, которые в конечном итоге начнут распространяться.

Теперь исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли при Министерстве энергетики (Berkeley Lab) в сотрудничестве с Университетом Карнеги-Меллона сообщили в журнале Nature Materials о новом классе твердых электролитов, сделанных из полимеров и керамики, которые способны подавить дендриты на ранней стадии образования, прежде чем они смогут распространиться и привести к выходу батареи из строя.

Твердотельные технологии накопления энергии, такие как твердотельные литий-металлические батареи, которые используют твердый электрод и твердый электролит, могут обеспечить высокую плотность энергии в сочетании с превосходной безопасностью, но технологии необходимо преодолеть различные технологические проблемы.

«Наша технология подавления дендритов имеет ключевое значение в аккумуляторной промышленности», – сказал соавтор Бретт Хелмс, сотрудник отдела молекулярной литейной промышленности Berkeley Lab. «С его помощью производители аккумуляторов могут производить более безопасные литий-металлические батареи с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы».

Хелмс добавил, что литиевые металлические батареи, изготовленные с использованием нового электролита, также могут быть использованы для питания электрических самолетов.

Ключом к разработке этих новых мягких твердых электролитов было использование мягких полимеров с собственной микропористостью или PIM, поры которых были заполнены наноразмерными керамическими частицами. Поскольку электролит остается гибким, мягким и твердым материалом, производители аккумуляторов смогут изготавливать рулоны из литиевой фольги с электролитом в виде ламината между анодом и сепаратором аккумулятора. По словам Хелмса, эти узлы из литиевых электродов, или LESA, являются привлекательной заменой обычного графитового анода, что позволяет производителям батарей использовать свои существующие сборочные линии.

Чтобы продемонстрировать функции подавления дендритов нового композитного электролита PIM, команда Хелмса использовала рентгеновские лучи в расширенном источнике света лаборатории Berkeley Lab для создания трехмерных изображений границы раздела между металлическим литием и электролитом, а также для визуализации литиевого покрытия и зачистки до 16 часов при высоком токе. Непрерывно плавный рост лития наблюдался, когда присутствовал новый композитный электролит PIM, в то время как в его отсутствие на границе раздела проявлялись явные признаки ранних стадий роста дендритов.

Эти и другие данные подтвердили прогнозы новой физической модели электроосаждения металлического лития, которая учитывает как химические, так и механические характеристики твердых электролитов.

«В 2017 году, когда считалось, что вам нужен твердый электролит, мы предложили новый механизм подавления дендритов с мягким твердым электролитом», – сказал соавтор Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения и преподаватель в Институте энергетических инноваций Скотта при Университете Карнеги-Меллона, руководивший теоретическими исследованиями для работы. «Потрясающе найти материальную реализацию этого подхода с композитами PIM».

Получивший премию в рамках программы IONICS Агентства по энергетике передовых исследовательских проектов (ARPA-E) 24M Technologies интегрировал эти материалы в аккумуляторы большего формата как для электромобилей, так и для самолетов eVTOL (электрический вертикальный взлет и посадка).

«Несмотря на то, что для электромобилей EV и eVTOL существуют уникальные требования к мощности, технология композитного твердого электролита PIM представляется универсальной и позволяет использовать ее при высокой мощности», – сказал Хелмс.

Поделиться:

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Последние новости

В Омской области от коронавируса умерли уже более 80 человек

За истекшие 24 часа в регионе скончались 2 пациента с подтвержденным COVID-19. За это же время успешно побороли коронавирус 88 пациентов. Общее количество вылечившихся...

Знакомые Заворотнюк рассказали об ухудшении состояния актрисы

Этой информацией поделились знакомые ее семьи. Они рассказали, что у актрисы наблюдается утомляемость, сильная слабость. Кроме того, время от времени ее беспокоят головные боли,...

В предвыборный отпуск ушел мэр Ростова Алексей Логвиненко

Такой информацией он поделился в сети. По его словам, он баллотируется в Гордуму Ростова от партии "Единая Россия". Он отметил, что будущий созыв будет работать...

Билеты на матч «Ротора» и «Зенита» раскупили за час

Прошло всего несколько часов, и все билеты оказались купленными. Одиннадцатого августа волгоградцы собираются принять на домашнем матче пятикратных чемпионов России, гостей из Северной столицы. Болельщики...

Две жительницы умерли от коронавируса в Волгограде

Скончавшимися оказались 2 пациентки, проживавшие в областном центре. Одной из них было 78 лет, другой - 40 лет. Пациентка постарше после появления у нее первых...