Блог

Jun 01, 2023

Исследователи создают высокий

Мир быстро переходит в новую эпоху повышенного внимания к «зеленым» технологиям. Эти технологии требуют более практичных и точных исследований и разработок (НИОКР), чтобы соответствовать растущему спросу.

Мир быстро переходит в новую эпоху повышенного внимания к «зеленым» технологиям. Эти технологии требуют более практичных и точных исследований и разработок (НИОКР) для удовлетворения растущего спроса на системы хранения энергии. Последние достижения привели к созданию более эффективных литий-ионных батарей; тем не менее, сохраняются существенные недостатки. Одной из этих проблем является необходимость более быстрой зарядки, которая может помочь ускорить внедрение электромобилей.

Теперь, используя ресурсы Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), исследовательская группа под руководством Государственного университета Бойсе и Калифорнийского университета в Сан-Диего создала высокоэффективный материал для электродов аккумуляторов, который может обеспечить гораздо более быструю зарядку аккумуляторов. литиевые батареи. Он обещает ускорить зарядку, обеспечивая при этом отличную емкость памяти.

Во время цикла литиевых батарей ионы лития перемещаются от положительного электрода (катода) к отрицательному электроду (аноду), обычно изготовленному из графита. При более высоких скоростях зарядки металлический литий имеет тенденцию накапливаться на поверхности графита. Это покрытие, известное как литиевое покрытие, снижает производительность аккумулятора и может привести к его короткому замыканию, перегреву или даже возгоранию.

Исследователи стремились устранить это препятствие на пути к более быстрой зарядке с помощью соединения под названием пентаоксид ниобия с новой кристаллической структурой. Пентоксид ниобия гораздо менее восприимчив к гальваническому покрытию, что потенциально делает его более безопасным и долговечным, чем графит. Его атомы можно легко собрать во множество стабильных конфигураций, для реконфигурации которых не требуется много энергии. Это дает исследователям возможность открыть новые структуры, которые могут повысить производительность аккумуляторов.

Для своего исследования исследователи построили монетообразный элемент с пентоксидом ниобия в качестве электродного материала. Пентаоксид ниобия изначально имел беспорядочное, беспорядочное расположение атомов. Но команда обнаружила, что когда элемент заряжался и разряжался несколько раз, неупорядоченная структура трансформировалась в упорядоченную кристаллическую.

Кристаллическая структура, описываемая как кубический каркас из каменной соли, обеспечивает более легкий и быстрый транспорт ионов лития в анод во время зарядки. Их открытие указывает на то, что материал обещает быструю зарядку, а другие измерения показывают, что он может хранить большое количество заряда. Он демонстрирует превосходную циклическую стабильность: емкость 225 мАч/г при токе 200 мА/г в течение 400 циклов и кулоновский КПД 99,93%.

Очень сложно получить высокоэффективную кристаллическую пентаоксид ниобия традиционными методами синтеза, например теми, которые подвергают материалы воздействию тепла и давления. Нетрадиционный подход к синтезу, успешно использованный в этом исследовании – зарядка и разрядка аккумуляторного элемента – может быть применен для создания других инновационных материалов для аккумуляторов. Потенциально это может даже поддержать производство новых материалов в других областях, таких как полупроводники и катализаторы.

Ссылка на журнал: