Учените от Токио разкриват пробив в твърдотелната батерия – AUTOZONA.bg
Connect with us

Технологии

Учените от Токио разкриват пробив в твърдотелната батерия

Публикувано преди

на

Изследователи от Токийския университет на науката демонстрираха безпрецедентен контрол на скоростта на реакция с над два порядъка в твърда батерия. Това е основна стъпка към реализацията на търговски изцяло твърдотелни батерии.

Високото повърхностно съпротивление на твърдотелни батерии причинява тези батерии да имат ниска мощност, което ограничава техните приложения. Изследователите са използвали нова техника за изследване и модулиране на динамиката на двоен електрически слой в интерфейса твърд/твърд електролит. Постижението е носеща модулация и подобрен контрол на скоростта на реакция на превключване в тези батерии.
Докладът, описващ подробно тяхната техника, беше публикуван в том 31 на Materials Today Physics.

Търсенето на чиста енергия и въглеродна неутралност, изцяло твърдотелни литиево-йонни батерии (ASS-LIB) предлага значителни обещания. Очаква се ASS-LIB да се използват в широк спектър от приложения, включително електрически превозни средства (EV). Въпреки това, търговското приложение на тези батерии в момента е изправено пред затруднение – тяхната мощност е намалена поради високата им повърхностна устойчивост. Освен това точният механизъм на това повърхностно съпротивление досега е неизвестен. Изследователите го споменават за феномен, наречен „ефект на двоен електрически слой“ (или EDL), наблюдаван в колоидни вещества (които са микроскопични дисперсии на един вид частици в друго вещество).

EDL ефектът възниква, когато колоидните частици придобият отрицателен електрически заряд чрез адсорбиране на отрицателно заредените йони на дисперсионната среда върху тяхната повърхност.

Д-р Тору Хигучи, доцент в Токийския научен университет (TUS) обясни: „Това се случва на интерфейса твърдо/твърдо електролитно вещество, създавайки проблем при изцяло твърдотелни литиеви батерии.“

Д-р Higuchi, заедно с колегите си д-р Makoto Takayanagi от TUS и д-р Takashi Tsuchiya и д-р Kazuya Terabe от Националния институт за материалознание в Япония, са разработили нова техника за количествена оценка на EDL ефекта при твърдия/твърдия електролит интерфейс.

Изследователите са използвали EDL транзистор (EDLT), базиран на изцяло твърдо състояние с водороден край (H-диамант), за провеждане на измервания на Хол и измервания на импулсната реакция, които определят характеристиките на зареждане на EDL. Чрез вмъкване на междинен слой от литиев ниобат или литиев фосфат с нанометрова дебелина между H-диамант и литиев твърд електролит, екипът може да изследва електрическия отговор на EDL ефекта на интерфейса между тези два слоя.

Съставът на електролита наистина повлия на EDL ефекта в малка област около интерфейса на електрода. EDL ефектът беше намален, когато определен електролит беше въведен като междинен слой между интерфейса електрод/твърд електролит. Капацитетът на EDL за интерфейса литиев фосфат/Н-диамант е много по-висок в сравнение с интерфейса литиев ниобат/Н-диамант.

Статията на екипа също така обяснява как са подобрили времето за реакция при превключване за зареждане на ASS-EDL. Д-р Хигучи отбеляза: „Доказано е, че EDL влияе на свойствата на превключване, така че ние преценихме, че времето за реакция на превключване за зареждане на ASS-EDL може да бъде значително подобрено чрез контролиране на капацитета на EDL. Използвахме свойствата на диаманта да не пропуска йони в електронния слой на транзистора с полеви ефекти и го комбинирахме с различни литиеви проводници.
Междинният слой ускори и забави скоростта на зареждане на EDL. Времето за електрическа реакция на EDLT беше силно променливо – варираше от около 60 милисекунди (нискоскоростно превключване за интерфейс литиев фосфат/H-диамант) до около 230 микросекунди (високоскоростно превключване за интерфейс литиев ниобат/H-диамант). Екипът обаче показа контрол над скоростта на зареждане на EDL за над два порядъка.

За да обобщим, изследователите успяха да постигнат модулация на носителя в изцяло твърдотелни устройства и подобриха техните характеристики на зареждане. „Тези резултати от нашето изследване на литиево-йонния проводящ слой са важни за подобряване на съпротивлението на интерфейса и могат да доведат до реализацията на всички твърдотелни батерии с отлични характеристики на зареждане-разреждане в бъдеще“, отбеляза д-р Хигучи.

Като цяло това е основна стъпка към контролиране на съпротивлението на интерфейса на ASS-LIB, което катализира тяхната осъществимост за много приложения. Освен това ще помогне за проектирането на по-добри устройства, базирани на твърд електролит, клас джаджи, който включва и невроморфни устройства.

 

Продължи с четенето

Новини

Новата батерия на BYD може да се зарежда толкова бързо, колкото пълненето на резервоара ви за гориво

Published

on

By

 

BYD се стреми да отговори на опaенията на потребителите относно електрическите превозни средства, като пуска на пазара своята технология за батерии тип „блейд“ от второ поколение и бързо зареждане. Тези разработки обещават да направят зареждането почти толкова бързо, колкото зареждането с гориво на автомобил, задвижван с бензин.

Според автомобилния производител, новата им батерия и зарядно устройство могат да заредят автомобилите от 10% до 70% само за пет минути. Макар че това е светкавично бързо, бързото зареждане не е нищо ново.

Системата за бързо зареждане с батерии тип „блейд“ от второ поколение е забележителна с това, че може да зареди превозните средства от 10% до 70% само за 5 минути и от 10% до 97% за девет минути. Това е нечувано и BYD заяви, че поставя „нов световен рекорд за най-бърза скорост на масово производство на зареждане“.

Дори при температури под нулата от -30°C (-22°F), BYD твърди, че зареждането ще бъде впечатляващо бързо. По-специално, превозните средства ще могат да се заредят от 20% до 97% за 12 минути.

BYD твърди, че новата им батерия може да се зарежда толкова бързо, колкото пълненето на резервоара ви за гориво

Подробностите все още са малко неясни, но производителят на автомобили загатна, че батерията ще осигури на превозните средства пробег до 1036 км (644 км). Що се отнася до бързото зарядно устройство, то има капацитет от 1500 kW, което е с над 1000 kW повече от традиционните зарядни устройства.

Компанията възнамерява да разположи 20 000 зарядни устройства за светкавици в Китай до края на годината и вече има 4239 на място. BYD отбеляза, че новата батерия би трябвало да запази капацитета си по-добре от първото поколение. Поради това, те са увеличили гаранционното покритие, за да гарантират, че батерията ще запази поне 87,5% капацитет след две години или 50 000 км. 

След шест години или 93 206 мили (150 000 км) капацитетът трябва да бъде поне 77,5%. След осем години той трябва да се запази на 72,5%. Компанията отбеляза, че процентът на задържане се е увеличил с 2,5% за всеки етап в сравнение с батерията от първо поколение.

BYD твърди, че новата им батерия може да се зарежда толкова бързо, колкото пълненето на резервоара ви за гориво

carscoops.com

Продължи с четенето

Интересно

Батерия от Тофу – бъдещето на електромобилите

Published

on

By

Изследователи от Хонконг и Китай са разработили нов тип батерия на водна основа, която използва саламура от тофу. Звучи необичайно, но резултатите са впечатляващи: над 120 000 цикъла на зареждане — в сравнение с едва 1 000–3 000 при стандартните литиево-йонни батерии. Данните за пробива са публикувани в престижното научно списание Nature.
Новата батерия е нетоксична, по-безопасна и щадяща околната среда. Тя разчита на по-достъпни и по-рядко използвани материали, което я прави потенциална алтернатива на лития — ресурс, свързан както с екологични проблеми, така и с риск от пожари.
Пробивът идва в ключов момент, когато светът активно търси начини да диверсифицира доставките на батерии и да ускори прехода към чиста енергия. Технологията би могла да има сериозни последици както за съхранението на енергия в мрежов мащаб, така и за бъдещето на електрическите превозни средства.
⚡ Ако разработката достигне до масово производство, тя може да означава батерии, които издържат десетилетия без значителна загуба на капацитет — и значително по-ниски разходи за подмяна при електромобилите.
Как мислите — тофуто ли е следващата голяма стъпка към по-зелено и устойчиво бъдеще? 🌍
Колаж: Dochef Design

Продължи с четенето

Новини

Доставчикът на Hyundai, Gangfeng Lithium, започна производство на батерии с мощност 650 Wh/kg

Published

on

By

Доставчикът на Changan & Hyundai, Gangfeng Lithium, е започнал масово производство на твърдотелни батерии с енергийна плътност 650 Wh/kg, използващи литиева сплав. Компанията е и в етап на производство на мостри на изцяло твърдотелни батерии.

Gangfeng Lithium е основана в Китай през 2000 г. като производител на литиева сол и батерии. През 2017 г. компанията започва да доставя батерии за леки електрически автомобили. През 2023 г. Gangfeng Lithium подписа меморандум за разбирателство с Changan Automobile . Подобно споразумение беше постигнато с Hyundai година по-късно.

Наскоро представители на Gangfeng Lithium разкриха информация за последните бизнес развития на компанията. Литиево-хибридна твърдо-течна батерия с енергийна плътност от 400 до 650 Wh/kg стана един от най-новите продукти на компанията, съобщава Autohome . Такава батерия в момента се използва в сегменти, различни от автомобилния сектор. Има обаче вероятност подобна технология да бъде възприета от бъдещи електрически превозни средства.

Gangfeng Lithium постигна подобрена плътност на батериите, използвайки по-високоефективни материали за положителни и отрицателни електроди. Представители на компанията споделиха, че литиево-металните аноди с нисък потенциал и висок капацитет са от решаващо значение за създаването на батерии с висока плътност.

В момента литиевите батерии са се превърнали в индустриален стандарт в световен мащаб. Те обаче имат няколко недостатъка. В такива пакети лесно могат да се образуват литиеви дендрити, което води до късо съединение. Животът на литиевите батерии е сравнително кратък. Gangfeng Lithium обаче е решила тези проблеми, като е използвала легиран литиев метал за подобряване на електрохимичната стабилност.

Тази технология с многоелементни сплави позволи на Gangfeng Lithium да потисне растежа на литиеви дендрити. В същото време компанията постигна критична плътност на тока от 50 mA/cm² и площен капацитет от 1 mAh/cm². Такива батерии отговарят на изискванията за 3C бързо зареждане. Литиевите сплави образуват рамка за поддържане на контакт между електрода и електролита.

Друг акцент на твърдо-течната батерия на Gangfeng Lithium е анодът от литиева сплав с „нулево напрежение“, съчетан със серен катод. Той постига обемно разширение от 3% – 5% по време на зареждане и разреждане. Такава батерия е преминала и тестове за проникване и нагряване до 250°C. Екзотермичната реакция между сплавта и сулфидите е с повече от 90% по-ниска от тази на чистия литий.

Както бе споменато, тези технологии бяха възприети от твърдотелни батерии на Gangfeng Lithium. Те все още не са използвани в автомобили. Производителят на батерии обаче вярва, че подобен опит ще му помогне да създаде изцяло твърдотелни батерии с аноди от литиева сплав. Компанията вече е достигнала етап на производство на мостри. Повече за Gangfeng Lithium, когато я получим.

carnewschina.com

Продължи с четенето
Реклама

ПОПУЛЯРНО