В Японії розробили вогнестійку батарею для електромобілів

Японська дослідницька група створила квазітвердотільний літій-іонний акумулятор (LIB), який є незаймистим, долаючи недоліки традиційних батарей.

Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.

Інновація, розроблена вченими з Університету Дошиша та корпорації TDK, поєднує рідкі та тверді електроліти для підвищення безпеки та довговічності. Збільшення щільності енергії активних матеріалів позитивного і негативного електродів зазвичай знижує продуктивність і безпеку циклу, але інновація пропонує збалансоване рішення.

За словами команди, конструкція пропонує безпечніше та довговічніше рішення порівняно з повністю твердотільними батареями, зберігаючи при цьому високу щільність енергії. «Покращена безпека та характеристики заряду/розряду продемонстрували доцільність використання квазі-твердотільних акумуляторів як технології найближчого майбутнього», – зазначає команда в анотації до дослідження.

Інтерфейси LIB постійно вдосконалюються, щоб задовольнити зростаючі вимоги ринку та підтримувати екологічні технології. Підвищення безпеки, надійності, щільності енергії, придатності до перероблювання та екологічної сумісності залишається критично важливим. Хоча органічні електроліти забезпечують високу напругу в LIB, вони вимагають надійних заходів безпеки. Тверді електроліти пропонують безпечнішу альтернативу, що стимулює інтерес до повністю твердотільних акумуляторів.

Однак вони стикаються з проблемами в підтримці інтерфейсу тверде тіло/тверде тіло через розширення і стиснення електродів під час циклів заряду/розряду. Для розв’язання цієї проблеми потрібні «спільні міжфазні» матеріали, які забезпечують еластичність, незаймистість і високу іонну провідність.

Перспективними кандидатами є еластичні полімерні електроліти та негорючі органічні розчинники. Нещодавні дослідження висвітлили такі досягнення, як використання гелів на основі полідиметилсилоксану та висококонцентрованих розчинів солей літію для підвищення продуктивності.

Попри прогрес, проблеми залишаються, зокрема повільне перенесення іонів літію та деградація інтерфейсу через взаємодію матеріалів. Оптимізація сольватаційних структур і комбінацій електролітів демонструє потенціал для зниження опору і підвищення стабільності, прокладаючи шлях до LIB наступного покоління.

Твердотільні акумулятори підвищують безпеку, але стикаються з проблемами перенесення літій-іонів і порушенням інтерфейсів. Розв’язуючи ці проблеми, японські дослідники розробили незаймисту квазітвердотільну літій-іонну батарею, яка пропонує підвищену стабільність, безпеку та продуктивність, долаючи при цьому обмеження традиційних конструкцій.

Розробка команди складається з кремнієвого (Si) негативного електроду та позитивного електроду LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) – обидва з яких вважаються матеріалами наступного покоління для LIB – включені в нову конструкцію батареї. Суцільний літій-іонний склокерамічний лист (LICGCTM) від OHARA розділяє ці електроди. Дослідники створили майже насичені негорючі розчини електролітів спеціально для кожного електрода, щоб покращити сумісність та продуктивність. У розчинах були використані трис (2,2,2-трифторометил) фосфат і метил 2,2,2-трифторометил карбонат, оскільки вони сумісні з поверхнею розділу між твердим електролітом і електродами.

За словами дослідників, отримані квазітвердотільні пакетні елементи класу 30 мАгод показали видатні електрохімічні характеристики, термічну стабільність та іонну провідність. Далі дослідники використовували калориметрію з прискореною швидкістю (ARC), експерименти із зарядом-розрядом та електрохімічну імпедансну спектроскопію, щоб оцінити термічну стабільність та електрохімічні характеристики квазітвердотільних LIB.

Дослідники відзначають, що батарея має високу ємність заряду/розряду, високу продуктивність циклу та мінімальну зміну внутрішнього опору. Крім того, навіть при високих температурах близько 150 °C структура Si-LICGC-NCM811 з відповідними розчинами електролітів продемонструвала підвищену термічну стабільність і дуже незначне виділення тепла від побічної реакції, згідно з результатами ARC-тесту.

«Загалом, нещодавно розроблений LIB має потенціал для прискорення розробки ефективних і безпечних електромобілів наступного покоління та бездротових приладів, таких як дрони. Його широке застосування може не тільки підвищити зручність для користувачів, але й сприяти сталому економічному зростанню», – йдеться в заяві команди.

Якщо вам цікаві статті та новини про авіацію та космічну техніку — запрошуємо вас на наш новий проєкт AERONAUT.media.

Читайте також:

•  Огляд Škoda Kamiq 2024: Чи вартий уваги цей малолітражний міні-кросовер?
• Огляд Mitsubishi Eclipse Cross: справжній японець – сучасний зовні, консервативний всередині