Новые быстрозаряжаемые безопасные батареи

0

Команда инженеров под руководством 94-летнего Джона Гудинафа, профессора инженерного института Кокрелла при Техасском университете в Остине и соавтора изобретения литий-ионной батареи, разработала первую полностью твёрдотельные батарейные ячейки, из которых можно создать более безопасные и более долговечные аккумуляторы для переносных устройств, электромобилей и энергохранилищ. Скорость зарядки тоже увеличится.

Последний прорыв Гудинафа, созданный при участии старшего исследователя Института Кокрелла Марии Елены Брага, это недорогая твёрдотельная батарея, которая безопасна и долговечна, обладает высокой удельной электроёмкостью и высокой величиной заряда, и разряда. Инженеры описали свою новую технологию в статье, недавно опубликованной в журнале «Энергия и экология».

«Стоимость, безопасность, плотность энергии, величина заряда и разряда количество циклов критичны для применения в электромобилях. Мы считаем, что наше открытие решит много проблем, которые присущи нынешним батареям», – сказал Гудинаф.

Исследователи продемонстрировали что их новые ячейки имеют по меньшей мере в три раза более высокую электрическую плотность чем современные литий-ионные батареи. Плотность энергия ячейки определяет дальность пробега автомобиля, таким образом высокая плотность увеличивает дальность. Новая батарея Техасского университета также увеличивает число циклов заряда-разряда, что увеличивает срок службы батареи, а также делает заряд или перезаряд быстрее (минуты вместо часов).

Нынешние литий-ионные батареи используют жидкий электролит для передачи ионов лития между анодом и катодом. Если ячейку зарядить слишком быстро, это может привести к образованию дендритов, или «металлических усов» внутри электролита, что может послужить причиной короткого замыкания с последующим взрывом и возгоранием. Вместо жидкого электролита исследователи полагаются на стеклянный, позволяющий использовать алкалиновый анод без образования дендритов.

Использование алкалинового анода (литий, натрий или поташ), что невозможно в обычных батареях, увеличивает электрическую плотность катода и увеличивает срок службы. Эксперименты исследователей продемонстрировали более чем 1200 циклов с низкой сопротивляемостью ячейки.

Кроме того, поскольку твёрдотельный электролит может работать или иметь высокую проводимость при температуре – 20 градусов Цельсия, этот тип батареи можно отлично использовать в автомобилях в холодную погоду. Это первая твёрдотельная батарея, которая может функционировать при температуре ниже 60 градусов Цельсия.

Брага начала разработку стеклянных электролитов с коллегами в Университете Порто в Португалии. Около двух лет назад она начала сотрудничество с Гудинафом и исследователем Эндрю Марчисоном из Остина. Брага говорит, что Гудинаф помог понять состав и свойства твёрдотельного электролита, что привело к созданию его новой версии, которая сейчас запатентована. Электролиты делают возможным покрывать алкалиновыми металлами как катод, так и анод без образования дендритов, что упрощает производство ячеек. Ещё одним преимуществом является изготовление батарей из экологичных материалов.

«Стеклянные электролиты позволяют заменить литий дешёвым натрием. Натрий извлекается из морской воды, которая есть везде», – сказала Брага.

Гудинаф и Брага продолжают свои исследования и работают над другими вариантами. В ближайшее время они надеются на сотрудничество с производителями батарей чтобы разработать и протестировать их новые материалы в электромобилях и устройствах хранения энергии.

Комментариев (1)

  1. опять пиар и обещания ... но в 100 спонсируемых проектах, один оказывается реальным, реальным и прибыльным!

Добавить комментарий

 
 
Наверх