Исследователи из Кореи объединились, чтобы решить проблемы коммерциализации полностью твердотельных батарей. Учёные из Исследовательского центра батарей нового поколения KERI, факультета прикладной химии Университета Кюнг-Хи, Школы инженерии энергетических систем Университета Чанг-Анг и Школы материаловедения и инженерии Пусанского национального университета разработали технологию смешивания катодных материалов для таких батарей с сульфидными твёрдыми электролитами. Полностью твердотельные батареи становятся всё более перспективной технологией, так как они безопаснее: риск возгорания или взрыва крайне низок. Но их производство сложнее, чем традиционных батарей с жидкими электролитами. Одна из проблем при изготовлении композитного электрода — эффективное смешивание и диспергирование катодных активных материалов с твёрдыми электролитами, проводящими добавками и связующими веществами. При этом необходимо создать каналы для переноса электронов и ионов лития и обеспечить низкое межфазное сопротивление на границах раздела катод-электролит. Проводящие добавки — это материалы, которые помогают электронам перемещаться в основном веществе. Связующее вещество служит клеем, соединяя активное вещество и проводящую добавку с металлической пластиной (токоприёмником). Раньше катодные материалы и твёрдые электролиты смешивали двумя способами:
Но эти методы не решали проблему движения электронов и ионов и формирования низкоомного интерфейса. Исследовательские группы KERI и университета использовали метод частичного покрытия активных материалов катода твёрдым электролитом. Твёрдый электролит чувствителен к воздействию кислорода и влаги, поэтому исследователи разработали специальное оборудование — лопастную мельницу, в которой можно использовать инертные газы. Это позволило изучить различные типы структур покрытия твёрдого электролита, а также подобрать оптимальное соотношение смеси и условия процесса с катодными активными материалами. Команда провела моделирование, чтобы собрать данные об использовании активных материалов и скорости зарядки/разрядки. Результаты применили к прототипу батареи, чтобы проверить его производительность. Исследование опубликовано в журнале Energy Storage Materials, который является одним из лучших в области энергетики (18,9 по JCR). Доктор Юн-Чеол Ха сказал, что для широкого внедрения полностью твердотельных батарей нужно повысить производительность и снизить стоимость твёрдого электролита. Также важны технологии проектирования и производства, которые позволят эффективно создавать композитный электрод, пропускающий ионы и электроны. Используя композитный материал, в котором активный материал катода частично покрыт твёрдым электролитом, мы сможем улучшить характеристики полностью твердотельных батарей. Компания KERI, обладатель патентов на технологию, ищет клиентов и продолжает коммерциализацию. Это должно заинтересовать производителей материалов и оборудования для полностью твердотельных батарей. 30.07.2024 |
Энергия
PNAS Nexus: Ученые воссоздали в лаборатории ключевой элемент фотосинтеза | |
Человек научился делать многое, но у ... |
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее | |
Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ... |
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления | |
Из-за распространения возобновляемых источнико... |
APL: Исследователи изучают фотоэлектрический феномен в перспективном материале | |
Необычный фотовольтаический эффект, BPV, в&nbs... |
Frontiers in Energy: Катализатор Fe-N-C превзойдет платину в топливных элементах | |
Топливные элементы и металловоздушные бат... |
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам | |
Исследователи разработали методику создания сл... |
В Пермском Политехе создали установку для исследования новых видов топлива | |
Учёные исследуют новый вид горючего ... |
Chemistry of Materials: Открыт перспективный твердый электролит из наночастиц | |
Аккумуляторы играют важную роль в совреме... |
Водные системы могут помочь ускорить внедрение возобновляемых источников энергии | |
Системы водоснабжения помогают сделать возобно... |
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей | |
Литий-ионные батареи широко используются в&nbs... |
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x | |
Пьезокатализ — перспективная эколог... |
NatSustain: Новый материал катода может произвести революцию в хранении энергии | |
Недорогой катод, который может улучшить литий-... |
eScience: С помощью реактивной химии ученые создали анод без дендритов | |
Металлические калиевые батареи, МБК &mdas... |
Система искусственного фотосинтеза производит этилен с высочайшей эффективностью | |
Чтобы использовать CO₂ для создания эколо... |
NatComm: Инженеры создают долговечный и дешевый электролит для аккумуляторов | |
Возобновляемые источники энергии, такие как&nb... |
В ЛЭТИ создали цифрового двойника для оптимизации солнечных электростанций | |
Рост населения и развитие технологий прив... |
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо | |
Новый метод переработки бикарбонатного раствор... |
ACS Energy Letters: Новую батарею можно резать, можно бить — все равно работает | |
В большинстве аккумуляторов для портативн... |
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу | |
Углеродный след богатых людей в обществе ... |
Учёные НИУ МЭИ создали энергоустановку на основе бионических технологий | |
Исследователи создали энергоустановку для ... |
Кремний с высокой площадью поверхности улучшает реакцию CO2 на свету | |
Учёные работают над превращением углекисл... |
В ЛЭТИ улучшили свойства материала для более долговечных солнечных батарей | |
Исследователи создали наноматериалы, которые с... |
Nature Electronics: Создан напалечный трекер здоровья, черпающий энергию из пота | |
Устройство, работающее от пота, позволяет... |
Nature Sustainability: Электролиты на основе нафталина пригодятся для батарей | |
ORAM — это органические редокс... |
Science: В США разрабатывают метод переработки лопастей ветряных турбин | |
Исследователи из Национальной лаборатории... |
Терагерцовая спектроскопия позволяет следить за старением перовскитовых пленок | |
Гибридные перовскиты могут использоваться в&nb... |
Scientific Reports: Создан новый храповик с геометрически симметричной шестерней | |
Храповой механизм — это систем... |
Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов | |
Маленькие словно песчинки цинково-воздушные ба... |
JPE: Листоподобные концентраторы повысят эффективность солнечной энергии | |
Люминесцентный солнечный концентратор, ил... |
Учёные ТПУ разработали катализатор для водорода, который в 7 раз лучше аналогов | |
Учёные молодёжной лаборатории ТПУ совмест... |