SAMSUNG_112021 SAMSUNG_112021 SAMSUNG_112021 Advertisement

Batéria s „otvorenou“ štruktúrou elektród umožňuje 10× rýchlejšie nabíjanie

Technológie
0

Vedci z univerzity v holandskom meste Twente vyrobili experimentálny lítiovo-iónový článok, ktorý má novú konštrukciu elektród s „otvorenou a pravidelnou“ kryštálovou štruktúrou, ktorá podľa nich umožňuje 10-krát rýchlejšie nabíjanie ako súčasné zariadenia. Lítiovo-iónové batérie, ktoré poháňajú dnešné elektromobily, smartfóny a ďalšie zariadenia, majú dve elektródy, katódu a anódu. Vedci sa zamerali na druhú z nich. Anódy sa v súčasnosti vyrábajú z grafitu, ktorý v mnohých ohľadoch dobre slúži, ale nie je schopný prispôsobiť sa ultrarýchlemu nabíjaniu. Preto sa hľadajú nové a lepšie anódy a pozornosť sa sústreďuje na materiály s poréznymi štruktúrami v nanorozmeroch.

Takéto anódy sľubujú väčšiu kontaktnú plochu s tekutým elektrolytom, ktorý prenáša ióny lítia, a zároveň umožňujú iónom ľahšie sa rozptyľovať do pevného materiálu elektródy, čo v konečnom dôsledku umožňuje oveľa rýchlejšie nabíjanie zariadenia. Materiály skúmané doteraz však majú nedostatky. Neorganizovaná a náhodná povaha kanálov v poréznej nanoštruktúre môže spôsobiť, že sa tieto štruktúry počas nabíjania rozpadnú, zároveň to môže znížiť hustotu a kapacitu batérie a spôsobiť hromadenie lítia na povrchu anódy, takže sa výkon batérie bude s každým cyklom zhoršovať. Okrem toho je výroba týchto materiálov zložitá, vyžaduje agresívne chemikálie a produkuje značný chemický odpad.

Vedci z Twente veria, že našli vhodnú alternatívu v materiáli nazývanom niobát niklu. Na rozdiel od predchádzajúcich riešení má tento materiál „otvorenú a pravidelnú“ kryštálovú štruktúru s identickými opakujúcimi sa kanálmi na transport iónov. Výskumníci integrovali anódu z niobátu niklu do batériového článku a testovali jej výkon, pričom zistili, že ponúka ultrarýchle nabíjanie, 10-krát rýchlejšie ako dnešné lítiovo-iónové batérie. Okrem toho je niobát niklu kompaktnejší ako grafit, a preto má vyššiu objemovú hustotu energie, čo by mohlo viesť k ľahším a kompaktnejším článkom.

Tím takisto uvádza, že nový anódový materiál má vysokú kapacitu, približne 244 mAh/g, a pretože jeho objemová zmena je počas prevádzky minimálna, po 20 000 cykloch sa zachovalo 81 % kapacity. Batérie s anódami z niobátu niklu by sa mohli použiť na napájanie elektrických strojov, ktoré potrebujú rýchle nabíjanie, alebo v ťažkých elektrických vozidlách. Na ich prispôsobenie na použitie v štandardných elektrických vozidlách však bude potrebný ďalší výskum. Štúdia bola publikovaná v časopise Advanced Energy Materials.

Zdroj: newatlas.com.

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať