Нові кремнієві аноди можуть значно збільшувати щільність енергії літієвих батарей

ПРИВІТ МИ З УКРАЇНИ!

Правду кажуть, що у наукових пізнаннях немає межі. Це стосується відкриттів, щодо технології виготовлення акумуляторів.

Німецькі вчені створили новий клас кремнієвих анодів на основі гнучких волокон, які можуть значно збільшити густину енергії літій-іонних (Li-ion) акумуляторів. Ця технологія, розроблена в Центрі досліджень сонячної енергії та водню Баден-Вюртемберг (ZSW), здатна кардинально змінити характеристики акумуляторів для електромобілів, побутової електроніки та систем зберігання відновлюваної енергії. Мета дослідників — досягти практичної ємності щонайменше 1000 мА.год/г, що збільшить фактичну щільність енергії анода щонайменше 250 відсотків. І вони вже близькі до цієї мети на рівні експериментальних осередків.

Відомий як FACILE, проект також об’єднує регіональних партнерів, включаючи ISC Konstanz, Phoenix NonWoven GmbH & Co. KG та машинобудівну фірму centrotherm international AG.
«FACILE демонструє, як промисловість і наука в Баден-Вюртемберзі можуть спільно охоплювати весь ланцюжок створення вартості літій-іонних акумуляторів, від розробки матеріалів до виробництва елементів», – заявив член правління ZSW, доктор філософії Маркус Гельцле.

Звичайні літій-іонні елементи зазвичай використовують графіт для своїх анодів, негативного електрода акумулятора. Але графіт, який є кристалічною формою вуглецю, може зберігати лише близько 370 мА.год літію на грам.

Це обмеження ємності довго обмежувало кількість енергії, яку можуть утримувати сучасні акумулятори. Кремній (Si), з іншого боку, теоретично може утримувати до 4200 мА.год на грам. Це відповідає ємності, що більш ніж у 10 разів перевищує ємність графіту.
Оскільки кремній та графіт коштують приблизно однаково, кремній пропонує перспективне рішення для доступних високоенергетичних акумуляторів . Однак, коли кремній поглинає літій, він розширюється до 300 відсотків.

Читайте також: Виробництво акумуляторів стане дешевше 90%

Це розширення спричиняє розтріскування, розшарування шарів та швидкий вихід з ладу акумулятора . Протягом останнього десятиліття дослідники випробували наноструктури, тонкі плівки та композитні суміші, але масштабування цих підходів для масового виробництва все ще становить проблему.

Щоб вирішити цю проблему, німецькі дослідники розробили кремнієві аноди на гнучких, електропровідних нетканих волокнах замість того, щоб наносити матеріал на жорсткі металеві фольги.
Ці електропровідні неткані підкладки на основі волокон розроблені для компенсації змін об’єму кремнію, допомагаючи уникнути тріщин та відшаровування, які зазвичай виникають під час заряджання та розряджання.

Гельцле уточнив, що інноваційний підхід спрямований на розробку кремнієвих анодів на гнучких нетканих тканинних підкладках, які можуть компенсувати значні зміни об’єму матеріалу.

Мета дослідників — досягти практичної ємності не менше 1000 мА.год на грам, що, у свою чергу, збільшить фактичну щільність енергії анода щонайменше на 250 відсотків.

«Це призведе до створення потужних, довговічних та екологічних акумуляторів, а також зробить важливий внесок у зміцнення конкурентоспроможності регіону», – підсумував він у прес-релізі.

Розробники вже почали інтегрувати нові кремнієві аноди до невеликих випробувальних тестових комірок для оцінки їх ефективності. На наступному етапі буде проведено аналіз, доопрацювання та масштабування виробничих процесів для виготовлення великих акумуляторних елементів, наприклад, тих, що використовуються в електромобілях.

Джерело: ІЕ

Дякую, що залишаєтеся зі мною. Вам подобаються мої статті? Бажаєте бачити більше цікавих матеріалів?😌 Підтримайте мене, залишайте коментар або лайк і порекомендуйте знайомим.✍ Ви допоможите мені досягти  встановлену ціль — щоденне відвідування на сайті 1000 чоловік.