جلوگیری از لیتیوم برای از دست دادن ظرفیت بالا باتری های لیتیوم یون

یک تیم از محققان توسعه داده است یک فن آوری پردازش برای به حداکثر رساندن انرژی تراکم بالا و ظرفیت باتری. مشترک تیم تحقیقاتی که متشکل از دکتر لی Minah از مرکز ذخیره سازی انرژی و تحقیقات دکتر هنگ Jihyun مرکز انرژی مواد تحقیقات هر دو از انرژی پاک, موسسه و کره جنوبی و موسسه علوم و تکنولوژی (KIST) اعلام کرد که توسعه یک تکنولوژی است که فراهم می کند یک راه حل ساده برای مداوم موضوع مرتبط با سیلیکون مبتنی بر آند (-) مواد.

به تازگی آند سیلیکون مواد قادر به ذخیره سازی چهار برابر بیشتر از لیتیوم یون از آند گرافیت مواد در باتری های لیتیوم یون به دست آورده اند در حال رشد توجه به پتانسیل خود را برای بهبود مسافت پیموده شده وسایل نقلیه الکتریکی. اما زمانی که شارژ اولیه چرخه یک باتری با سیلیکون مبتنی بر آند از دست می دهد بیش از 20 درصد از باتری لیتیوم یون آن را با استفاده از برق ذخیره سازی نتایج در یک موضوع از کاهش ظرفیت باتری. برای حل این مشکل یک روش "لیتیوم قبل از بارگذاری" یا "قبل از lithiation" است که با اضافه کردن اضافی لیتیوم قبل از باتری مجمع به جبران لیتیوم از دست دادن در طول باتری دوچرخه سواری پرداخته شده است. روش اعمال شده تا کنون مانند استفاده از لیتیوم پودر دارای اشکالاتی در مورد یک خطر ایمنی و هزینه بالا است.

دکتر لی و دکتر هنگ از KIST توسعه فن آوری قادر می سازد که قبل از بارگذاری لیتیوم یون با استفاده از یک باتری لیتیوم-حاوی راه حل به جای لیتیوم پودر برای جلوگیری از لیتیوم از دست دادن در یک سیلیکون مبتنی بر آند. فروکردن یک الکترود در طراحی راه حل فقط برای پنج دقیقه کافی است برای رسیدن به یک موفقیت لیتیوم قبل از بارگذاری که در آن الکترون ها و لیتیوم یون های قرار داده شده در سیلیکون مبتنی بر آند از طریق خود به خودی واکنش شیمیایی. آنچه در این فرایند ساده ممکن بود که بر خلاف روش متعارف اضافه کردن لیتیوم پودر به یک الکترود پیشرو ناهمگن لیتیوم توزیع های مناسب prelithiation راه حل به سرعت در حال تراوش می کند به یک الکترود حصول اطمینان از همگن تحویل لیتیوم به سیلیکون اکسید.

این prelithiated سیلیکون مبتنی بر آند توسعه یافته توسط تیم تحقیقاتی از دست می دهد کمتر از 1 ٪ از فعال لیتیوم در اولین شارژ بازده اولیه بالا باتری راندمان 99% و یا بالاتر است. یک باتری ساخته شده با prelithated آند به نمایش گذاشته انرژی تراکم 25 درصد بالاتر از آن است که از یک باتری قابل مقایسه با استفاده از یک آند گرافیت موجود در بازار (406 Wh/kg ? 504 Wh/kg).

دکتر لی که رهبری این تحقیقات اظهار نظر "با ترکیب یک *computational materials science روش به طراحی بهینه ساختار مولکولی, ما قادر به بهبود بهره وری از یک ظرفیت بالا سیلیکون مبتنی بر آند با فراز و نشیب با این روش ساده از فقط کنترل از راه حل دما و زمان واکنش. به عنوان این تکنولوژی است که به آسانی قابل اجرا به **رول-به-رول فرآیند مورد استفاده در باتری موجود امکانات تولیدی ما روش بالقوه برای رسیدن به دستیابی به موفقیت در اجرای سیلیکون مبتنی بر آند به صورت عملی باتری." شرکت سرب محقق دکتر هنگ گفت: "این کار مشترک می توان متوجه شد به دلیل KIST را تشویق می کند تحقیقات مشترک بین اعضای مختلف تیم های تحقیقاتی." او در ادامه به اضافه کردن "این prelithation فن آوری می تواند افزایش مسافت پیموده شده وسایل نقلیه الکتریکی با حداقل 100 متر به طور متوسط."

###

*Computational materials science: یک روش تحقیق است که پیش بینی ترکیب و ساختار یک ماده از طریق شبیه سازی های کامپیوتری.

**رول-به-رول: استفاده از جرم-تکنولوژی چاپ برای تولید

یکی دیگر از دستاورد KIST مرکز ذخیره سازی انرژی در تحقیقات ارائه شده کاهش چشمگیر حجم تغییر سیلیکون مبتنی بر آند در طول مکرر باتری دوچرخه سواری با استفاده از "سرخ" سیلیکون با نشاسته (Nano Lett. 2020, 20, 1, 625-635).

این پژوهش با حمایت نهادی برنامه های تحقیقاتی از کره جنوبی موسسه علوم و تکنولوژی(KIST). این پژوهش همچنین پشتیبانی شده توسط فن آوری توسعه برنامه برای حل تغییرات آب و هوا و هیدروژن انرژی و نوآوری در فن آوری توسعه برنامه از بنیاد ملی تحقیقات از کره جنوبی. یک تحقیق مقاله گزارش این تکنولوژی منتشر می شود در شماره آینده Angewandte شیمی: نسخه بین المللیبین المللی شیمی مجله (اگر: 12.257; top 9.593 درصد از JCR) به عنوان یک پوشش داخل داستان.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.