Home » Știință » Cercetătorii încearcă să obțină încărcarea rapidă a bateriilor

Cercetătorii încearcă să obțină încărcarea rapidă a bateriilor

Publicat: 13.03.2023

Într-un efort de a îmbunătăți bateriile litiu-ion pentru industria auto, cercetătorii lucrează la accelerarea încărcării rapide.

Societatea actuală trece în masă de la combustibilii fosili la resurse regenerabile și baterii electrice. În ciuda urgenței de a trece la metode mai ecologice, provocările de bază legate de eficiență și durabilitate încă reprezintă un obstacol important.

De exemplu, adoptarea pe piața de masă a bateriilor litiu-ion (Li-ion) pentru utilizarea în vehiculele electrice este împiedicată de vitezele lor lente de încărcare. Accelerarea încărcării rapide până la viteze „extreme” (în care 80% din baterie este încărcată în 10 minute), densitatea mare de energie și durata marea de viață sunt „Sfântul Graal” al caracteristicilor pe care industria auto le caută în baterii.

Accelerarea încărcării rapide va duce la baterii mai bune și mai prietenoase cu mediul

Pentru a permite capacitatea de încărcare rapidă a bateriilor, cercetătorii au încercat de mult timp să îmbunătățească transferul de masă al electroliților și transferul de încărcare în electrozi, fiind efectuate cercetări ample asupra primilor în comparație cu cei din urmă.

Acum, un studiu realizat de o echipă de cercetători condusă de profesorul Noriyoshi Matsumi, de la Institutul Avansat de Știință și Tehnologie din Japonia (JAIST), prezintă o nouă abordare pentru a facilita încărcarea rapidă folosind un material liant care favorizeazî intercalarea de Li-ion a materialului activ.

Materialul liant duce la o difuzie îmbunătățită a ionilor de Li desolvați prin interfața electrolitului solid (SEI) și în materialul anodului și oferă o conductivitate ridicată, impedanță scăzută și stabilitate bună, notează Tech Xplore.

Echipa este formată din fostul lector principal Rajashekar Badam; cercetătoarea postdoctorală Anusha Pradhan; fostul student Ryoya Miyairi; și doctorandul Noriyuki Takamori, de la JAIST. Descoperirile lor au fost publicate în revista ACS Materials Letters.

Ce au realizat cercetătorii?

„Strategia noastră actuală de utilizare a unui polimer de borat de litiu derivat ca liant polielectrolitic apos pentru a îmbunătăți transferul de sarcină în interiorul electrozilor, cum ar fi anozii de grafit, prezintă o capacitate de încărcare rapidă”, declară autorii corespondenți prof. Matsumi și Badam, de la JAIST.

În timp ce majoritatea cercetărilor privind bateriile se concentrează pe proiectarea materialelor active și pe un transfer de masă îmbunătățit al electroliților, studiul actual oferă o abordare diferită prin proiectarea unui material specific de liant care favorizează intercalarea litiu-ion a materialului activ.

„Materialul de liant include borat de litiu extrem de disociabil, care îmbunătățește difuzia de ioni de litiu în matricele anodice. În plus, acest liant poate forma un organobor SEI, care prezintă o rezistență interfacială foarte scăzută în comparație cu celulele obișnuite de baterii”, explică prof. Matsumi.

Rolul compușilor de bor (cum ar fi borul tetracordinat din liant și SEI bogat în bor) este de a ajuta la desolvatarea ionilor Li+ prin scăderea energiei de activare a desolvației Li+ din teaca de solvent la SEI. De asemenea, cu difuzie mare și impedanță scăzută, suprapotențialul legat de transferul de sarcină la interfață este redus.

„Acesta este unul dintre factorii determinanți importanți pentru accelerarea încărcării rapide”, explică dr. Anusha Pradhan, de la JAIST.

Accelerarea încărcării rapide se folosește de un compus bio

În general, atunci când încărcarea depășește rata de intercalare, pe electrozii de grafit are loc placarea cu Li. Este un proces nedorit care duce la reducerea duratei de viață a bateriei și la limitarea capacității de încărcare rapidă. În acest studiu, difuzia îmbunătățită a ionilor de-a lungul SEI și în interiorul electrozilor limitează polarizarea concentrației ionilor Li+ – ducând la absența placării pe grafit.

În studiul lor, cercetătorii nu numai că prezintă o strategie nouă pentru bateriile încărcabile cu rate extrem de ridicate și rezistență interfacială redusă, dar au folosit și un biopolimer derivat din acidul cafeic. Compus organic pe bază de plante, acidul cafeic este o sursă de material durabilă și sigură pentru mediu. Astfel, în timp ce piața acestor baterii crește enorm, utilizarea resurselor bio în aceste baterii va reduce, de asemenea, emisiile de dioxid de carbon.

Evidențiind abilitățile cheie ale structurii utilizate în acest studiu, prof. Matsumi adaugă că „în studiile viitoare, liantul nostru poate fi, de asemenea, combinat cu materiale active cu rată ridicată pentru a permite un efect sinergetic suplimentar în îmbunătățirea performanței”.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii cred că au găsit leacul pentru sughiț

Imprimarea 3D folosind cerneală cu bacterii produce compuși asemănători oaselor

Bandajul biodegradabil inteligent promite o vindecare rapidă

De ce știința nu a reușit nici până astăzi să creeze o inimă artificială?

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Atmosfera în care s-au desfășurat ultimele alegeri locale din România înainte de Primul Război Mondial. „Blegii noștri de alegători”
Atmosfera în care s-au desfășurat ultimele alegeri locale din România înainte de Primul Război Mondial. „Blegii noștri ...
Viitorul terminalelor POS: De la hardware tradițional la soluții cloud-based (P)
Viitorul terminalelor POS: De la hardware tradițional la soluții cloud-based (P)
O gaură neagră pare că „trage” cu stele înspre noi din Marele Nor al lui Magellan
O gaură neagră pare că „trage” cu stele înspre noi din Marele Nor al lui Magellan
Cum se poate schimba gustul berii din cauza schimbărilor climatice?
Cum se poate schimba gustul berii din cauza schimbărilor climatice?
Uneltiri politice din alte vremuri. Cum era înscăunat un șef de partid înainte de Primul Război Mondial
Uneltiri politice din alte vremuri. Cum era înscăunat un șef de partid înainte de Primul Război Mondial
Prânzul la iarbă verde, cel mai „scandalos” tablou al lui Manet
Prânzul la iarbă verde, cel mai „scandalos” tablou al lui Manet
Banana lui Maurizio Cattelan. Cel mai scump fruct din lume, artă controversată de 6 milioane de dolari
Banana lui Maurizio Cattelan. Cel mai scump fruct din lume, artă controversată de 6 milioane de dolari
Cercetătorii au reușit să producă energie din coaja de pomelo
Cercetătorii au reușit să producă energie din coaja de pomelo
Telescoapele NASA au dezvăluit „un buchet de stele” de Ziua Îndrăgostiților
Telescoapele NASA au dezvăluit „un buchet de stele” de Ziua Îndrăgostiților
Test de cultură generală. De ce sarea topește gheața?
Test de cultură generală. De ce sarea topește gheața?
Un telescop european a surprins o fotografie de 80 de milioane de pixeli
Un telescop european a surprins o fotografie de 80 de milioane de pixeli
Număr record de jurnalişti ucişi în 2024. Țara responsabilă pentru 70% dintre decese
Număr record de jurnalişti ucişi în 2024. Țara responsabilă pentru 70% dintre decese
Inteligența Artificială ar putea deveni o armă periculoasă, avertizează fostul șef Google
Inteligența Artificială ar putea deveni o armă periculoasă, avertizează fostul șef Google
Ce recompensă oferă un om de afaceri olandez pentru tezaurul dacic furat?
Ce recompensă oferă un om de afaceri olandez pentru tezaurul dacic furat?
Templu al artei şi culturii româneşti, ATENEUL ROMÂN a fost construit din leul primit de la fiecare român. „Trebuia oare neapărat ales acest loc la marginea oraşului?”
Templu al artei şi culturii româneşti, ATENEUL ROMÂN a fost construit din leul primit de la fiecare român. „Trebuia ...
Cercetătorii au descoperit că 8 boli psihice au aceeași origine genetică
Cercetătorii au descoperit că 8 boli psihice au aceeași origine genetică
Americanii plătesc scump pentru ouă! Prețurile au luat-o razna
Americanii plătesc scump pentru ouă! Prețurile au luat-o razna
Arabia Saudită nu va permite vânzarea de alcool la Cupa Mondială din 2034
Arabia Saudită nu va permite vânzarea de alcool la Cupa Mondială din 2034