Южнокорейские исследователи представили новую технологию литий-металлических аккумуляторов, которая может приблизить электромобили к сверхбыстрой зарядке и увеличению дальности хода. Разработка была анонсирована 25 февраля Корейским институтом передовых наук и технологий (KAIST).
Главным препятствием для коммерциализации литий-металлических батарей были дендриты – игольчатые структуры, образующиеся при зарядке. Эти кристаллы могут прокалывать внутренние слои аккумулятора, вызывая короткие замыкания, быструю потерю емкости и даже возгорания.
Фото: Interesting Engineering
Команда под руководством профессоров Нам-Сун Чой и Сынбома Хонга из KAIST совместно с исследователями из Университета Кореи подошла к проблеме на уровне электронной структуры, а не путем обычных модификаций материалов.
Ученые добавили тиофен в электролит, создав динамический защитный слой на поверхности лития. Этот слой способен реорганизовывать свою электронную структуру в зависимости от движения ионов лития, подобно «умной» транспортной системе, которая регулирует полосы движения в зависимости от потока.
Используя моделирование методом функционала плотности, команда подтвердила, что эта добавка обеспечивает значительно большую межфазную стабильность, чем существующие коммерческие добавки к электролитам.
Исследователи продемонстрировали быструю зарядку в течение 12 минут при плотности тока более 8 мА на квадратный сантиметр – уровнях, близких к требованиям реальной быстрой зарядки электромобилей и резкого ускорения.
С помощью атомно-силовой микроскопии ученые наблюдали осаждение лития в наномасштабе. Даже при высоком токе литий равномерно осаждался и удалялся с поверхности, что подтвердило механическую и структурную стабильность.
Важно, что технология работает с широко используемыми материалами катодов, включая литий-железо-фосфат, литий-кобальт-оксид и литий-никель-кобальт-марганец-оксид. Поскольку она совместима с существующей химией аккумуляторов, ее можно интегрировать в текущие производственные системы электромобилей.
«Это исследование – не просто улучшение материала, а достижение, которое решает фундаментальную проблему аккумуляторов путем проектирования электронной структуры», – заявила профессор Чой.
Источник: Interesting Engineering
Оцените новость 0 0 0 0 0 0 0