Четверг , 26 мая 2022

Самовосстанавливающиеся калиевые батареи: дешевый, долговечный конкурент литию

Самовосстанавливающиеся калиевые батареи: дешевый, долговечный конкурент литию

Литий дорог, экологически опасен в больших объемах и имеет тенденцию время от времени загораться. Это лучшее решение, которое у нас есть в настоящее время для электромобилей и аккумуляторов устройств, но появляются другие альтернативы, и одно из них, которое может иметь смысл, — это калиево-металлическая батарея.

Помимо того, что калий является дешевым и распространенным, с ним, как правило, легче работать, что означает более низкие производственные затраты, а также материальные затраты. Используя полные аноды металлического калия, батареи могут быть построены с плотностями энергии (как по объему, так и по весу), которые сопоставимы с тем, что предлагает литий.

Проблема до сих пор была одна, которая присутствовала и в литиевых батареях: образование дендритов. Со временем, когда аккумулятор заряжается и разряжается снова и снова, кусочки металла – эфир лития или калия – начинают прикрепляться к аноду. Это не происходит равномерно; маленькие колючие ветви, называемые дендритами, начинают формироваться, и, в конце концов, они становятся достаточно длинными, чтобы проткнуться через изолирующую мембрану, отделяющую анод от катода, и они закорачивают батарею. Это вызывает накопление тепла, а иногда и возгорание, и сокращает срок службы батареи.

Самовосстанавливающиеся калиевые батареи: дешевый, долговечный конкурент литию

Эта грубая иллюстрация показывает, как дендритные шипы могут пробить разделительный слой и закоротить батарею

Теперь группа ученых из Политехнического института Ренсселаера в штате Нью-Йорк заявляет, что они разработали методику самовосстановления, которая может очищать эти дендриты от анода, когда вы заряжаете аккумулятор в течение ночи, не давая им когда-либо становиться достаточно длинными, чтобы вызвать проблемы. Они полагают, что теперь возможно массовое использование дешевых калий-металлических батарей с длительным сроком службы.

Эта техника звучит странно, потому что по сути это взрывная зарядка и разрядка с высокой скоростью; именно то, что нам говорят, что нам не следует делать, если мы хотим продлить срок службы наших литиевых батарей. Делая это в контролируемых условиях, исследователи говорят, что они могут точно контролировать тепло в батарее, поднимая его до такой степени, что калий не плавится, а активирует поверхностную диффузию таким образом, что металл смещается в сторону от стопки скопления и сглаживает ее.

Та же самая исследовательская группа продемонстрировала аналогичную способность к самозалечению дендритов в литиевых батареях еще в 2018 году, но для этого потребовались значительно более высокие температуры.

Та же самая исследовательская группа продемонстрировала аналогичную способность к самовосстановлению дендритов в литиевых батареях еще в 2018 году, но для этого потребовались значительно более высокие температуры.

«При таком подходе, идея заключается в том, что ночью или когда вы не используете батарею, у вас будет система управления батареей, которая будет применять это локальное тепло, которое приведет дендриты к самовосстановлению», — сказал Нихил Кораткар, профессор механики, аэрокосмического и атомного машиностроения Rensselaer и ведущий автор этого исследования. «Я хочу увидеть сдвиг парадигмы в сторону металлических батарей. Металлические батареи — самый эффективный способ построения батареи, однако из-за этой дендритовой проблемы они оказались нереалистичными. С калием у меня больше надежды.»

Исследование было опубликовано в журнале PNAS.

Решили купить ЛИТИЙ ТИТАНАТ, не выкидывайте зря деньги.

Смотрите также

Xiaomi инициирует альянс по беспроводной зарядке

Китайский гигант Xiaomi объявил сегодня, что он инициирует создание альянса по беспроводной зарядке с партнерами …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.