Argonnas Nacionālās laboratorijas zinātnieki ir izstrādājuši jaunu dubultā gradienta konstrukciju katodiem, kas sola ievērojami uzlabot litija jonu bateriju veiktspēju un samazināt izmaksas. Tas potenciāli varētu paātrināt elektromobiļu un tīkla enerģijas uzkrājēju ieviešanu.
Šī inovācija balstās uz Argonnas Nacionālās laboratorijas iepriekšējo sasniegumu 2012. gadā, kad pētnieki izstrādāja katodu ar kompozīcijas gradientu, kas palielināja enerģijas blīvumu un ilgmūžību.
«Komanda koriģēja niķeļa, mangāna un kobalta sastāvu katoda daļiņās, lai optimāli izmantotu šo metālu noderīgās īpašības», teikts preses paziņojumā.
Jaunā dubultā gradienta struktūra pilnveido iepriekšējo tehnoloģiju, papildinot kompozīcijas gradientus ar strukturāliem gradientiem. Šī unikālā konfigurācija piedāvā vairākas priekšrocības. Nesakārtota virsma palielina stabilitāti un novērš plaisu veidošanos, kas ir bieži novērota problēma, darbojoties augstsprieguma baterijām. Tajā pašā laikā sakārtotais kodols nodrošina efektīvu litija jonu pārnesi, kas ir izšķiroša ātrai uzlādei un izlādei.
Pētnieku grupa veica visaptverošu testu sēriju, lai apstiprinātu šī jaunā katoda efektivitāti. Tests apstiprināja izcilas dubultā gradienta katoda īpašības. Daļiņas demonstrēja izcilu strukturālo un ķīmisko stabilitāti, darbojoties ar augstu spriegumu.
«Pēc 500 uzlādes un izlādes cikliem materiāls zaudēja tikai aptuveni 2% no savas kapacitātes», teikts preses paziņojumā.
Turklāt jaunā konstrukcija ievērojami samazina nepieciešamā kobalta daudzumu, kas ir deficīts un dārgs materiāls. Koncentrējot lielāko daļu kobalta uz daļiņu virsmas, pētnieki spēja ievērojami samazināt kopējo kobalta saturu katodā.
Daļiņas kobalta koncentrācija bija mazāka par 2% ─ salīdzinot ar 10-20% sākotnējā konstrukcijā, uzsvēra pētnieki. Nākotnē viņi plāno vēl vairāk samazināt kobalta līmeni ─ līdz 1%.
«Tas palīdz mums padarīt baterijas daudz ekoloģiskākas», atzīmē pētnieki.
Bez visa tā, jaunā katoda konstrukcija arī uzrāda uzlabotu termisko izturību. Tas ir būtiski, lai nodrošinātu drošību augstsprieguma ekspluatācijas laikā.
Argonnas Nacionālā laboratorija ir patentējusi šo inovatīvo konstrukciju un ražošanas procesu. Tagad rūpniecībai atliek licencēt šo tehnoloģiju akumulatoru ražošanas nozarē.
Avots: interestingengineering
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra