Корея представила огнестойкую батарею для электромобилей, сохраняющую 87% заряда после 1000 циклов:
Исследователи из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) в Южной Корее разработали трехслойный твердый полимерный электролит, содержащий литий-ионную батарею, которая может погаснуть при возгорании и устойчива к взрыву. Батарея также показывает лучший срок службы, чем обычные литий-ионные батареи, говорится в пресс-релизе.
Литий-ионные (Li-ion) батареи являются важнейшим компонентом перехода на чистую энергию, который мы предприняли, заменив ископаемое топливо возобновляемой и безуглеродной энергией. Изготовленные из широко распространенного лития, эти батареи предлагают наиболее энергоемкий вариант хранения, доступный нам на сегодняшний день, и могут питать все, от смартфона до электромобилей и не только.
Однако литий-ионные аккумуляторы используют жидкие электролиты с органическими материалами, которые подвержены риску возгорания. Сепараторы, используемые для разделения электродов, также подвержены повреждениям и могут привести к коротким замыканиям, вызывающим взрывы. Это вызвало опасения по поводу использования литий-ионных аккумуляторных батарей в крупномасштабных решениях по хранению энергии.
Именно здесь могут помочь альтернативные технологии аккумуляторов.
Твердополимерные батареи
Исследователи работали над системами электролитов на основе твердого полимера, устойчивыми к возгоранию и взрыву, но коммерциализация этой технологии оказалась сложной задачей.
Твердотельные батареи работают относительно хуже, чем их жидкие полимерные аналоги, поскольку достижение полного контакта между электродами и электролитами затруднено. Поскольку батарея подвергается зарядке и разрядке во время использования, ионы лития образуют острые металлические дендриты или древовидные структуры.
Эти дендриты не только приводят к потере производительности батареи, но и увеличивают риск возгорания и взрыва. Исследовательская группа под руководством Ким Джэ Хёна, исследователя из Отдела энергетических и экологических технологий DGIST, преодолела это препятствие, перейдя на трехслойную систему, которая составляет твердый полимерный электролит.
Тройной слой электролита
Каждый слой электролита выполняет определенную функцию. Прочный средний слой из цеолита обеспечивает прочность конструкции. Напротив, более мягкие внешние слои обеспечивают контакт электродов и улучшают производительность и эффективность батареи.
С одной стороны, декабромдифенилэтан (DBDPE), который предотвращает возгорание и может также тушить его, если оно возникнет, в то время как высококонцентрированная соль лития бис (трифторметансульфонил)имида (LiTFSI) обеспечивает более быстрое движение ионов лития. Это помогает улучшить скорость передачи энергии и предотвратить образование дендритов в электролите.
В лабораторных испытаниях батарея сохранила 87,9% своей производительности даже после 1000 циклов заряда-разряда. Типичная литий-ионная батарея с жидким электролитом может сохранить только 70-80% производительности на этом этапе.
«Ожидается, что это исследование внесет значительный вклад в коммерциализацию литий-металлических батарей с использованием [твердых полимерных] электролитов, обеспечивая при этом повышенную стабильность и эффективность [устройств хранения энергии]», — сказал Ким в пресс-релизе.
Как и обычная литий-ионная батарея, эта трехслойная твердая полимерная батарея может использоваться в различных секторах: от смартфонов до крупномасштабных решений по хранению энергии.
Результаты исследования опубликованы в журнале Small.
Прочитайте что такое взгляд в будущее