Аккумуляторы нового поколения для электромобилей будут безопаснее и долговечнее
Команда учёных нашла техническое решение
Аккумуляторы нового поколения для электромобилей будут безопаснее и долговечнее/Фото: pexels
Швейцарская команда разработала способ продлить срок службы твердотельных аккумуляторов. Это очень важное изобретение, поскольку электромобили становятся всё более популярными по всему миру.
Детали
Сотрудники Института Пауля Шеррера (PSI) делают твердотельные аккумуляторы более устойчивыми к короткому замыканию и проще в производстве. Работу возглавил доктор Марио Эль Казци, который руководит исследованиями материалов для аккумуляторов и диагностикой в PSI. Его исследования сосредоточены на интерфейсах, которые выходят из строя под давлением.
В обзоре изложено, как органические жидкости в современных электролитах увеличивают риски для безопасности с ростом плотности энергии. Эти жидкости хорошо проводят заряд, но они также могут вызывать пожары, когда повреждённые элементы слишком сильно нагреваются. Замена их твёрдым электролитом — частицей, которая позволяет ионам лития двигаться, — устраняет один из самых горючих ингредиентов.
Даже без легковоспламеняющейся жидкости инженерам всё равно приходится предотвращать внутренние короткие замыкания, которые могут нагревать аккумулятор до его выхода из строя. Твердотельные аккумуляторы часто используют литий-металлический материал, поскольку он удерживает больше заряда в меньшем объёме, чем графит. В этой конструкции используется литий-металлический анод — тонкий литиевый лист, который накапливает заряд, но неравномерно электризуется при зарядке. В одном из исследований это неравномерное покрытие связано с литиевыми дендритами — иглообразными литиевыми наростами, которые вызывают короткое замыкание батарей. Когда дендрит достигает противоположного электрода, электроны движутся по прямому пути, и батарея может внезапно выйти из строя.
Исследователи выбрали сульфидный материал, который позволяет ионам лития быстро перемещаться через твёрдый слой. Они работали с Li6PS5Cl, сульфидным электролитом с быстрым потоком литий-ионов, который иногда в лабораториях называют LPSCl. Быстрое движение ионов важно, поскольку зарядка зависит от лития, пересекающего сепаратор, а не от остановки на крошечных внутренних швах. Если этот сепаратор имеет поры или трещины, литий может концентрироваться там и преждевременно запускать процесс разрушения.
В одном исследовании группа учёных создавала давление при температуре 80 °C, чтобы выдавить скрытые полости. Это помогло зёрнам сцепиться вместе, а не оставлять воздушные карманы. Более плотный LPSCl оставлял меньше микроскопических пор и трещин для проникновения металлического лития, уменьшая риск прямого внутреннего короткого замыкания, когда аккумулятор внезапно и безвозвратно выходит из строя.
Лабораторные циклические испытания показали хороший результат. Защищённый интерфейс оставался стабильным, пока элемент многократно заряжался и разряжался.
Ранее мы писали о том, что движение поверхности планеты оказывает большее влияние на климат, чем мы думали. Углерод образуется не только там, где сталкиваются тектонические плиты. Места, где тектонические плиты отдаляются друг от друга, также являются важными. Новое исследование, опубликованное в журнале “Communications, Earth & Environment”, проливает свет на то, как именно тектоника плит Земли помогла сформировать глобальный климат за последние 540 миллионов лет.
Ещё новости на тему, которые могут заинтересовать:
Не пропустите интересное!
Подписывайтесь на наши каналы и читайте новости в удобном формате!
