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
Cum vor influența schimbările climatice agricultura românească?
Cum vor influența schimbările climatice agricultura românească?
Cât va cheltui Polonia pentru a-și fortifica frontiera cu Belarus și Rusia?
Cât va cheltui Polonia pentru a-și fortifica frontiera cu Belarus și Rusia?
Ce salariu a primit șeful Nvidia în 2023? Acțiunile companiei au explodat!
Ce salariu a primit șeful Nvidia în 2023? Acțiunile companiei au explodat!
Milioane de oameni îi datorează viaţa acestui om. Invenţia sa avea să revoluţioneze medicina
Milioane de oameni îi datorează viaţa acestui om. Invenţia sa avea să revoluţioneze medicina
Victorie pentru Julian Assange! Decizia luată de judecători în procesul împotriva extrădării în SUA
Victorie pentru Julian Assange! Decizia luată de judecători în procesul împotriva extrădării în SUA
Noi funcții Google pentru Android și Maps! Anunțul făcut de companie
Noi funcții Google pentru Android și Maps! Anunțul făcut de companie
Recomandare de carte de la Bill Gates: „Dacă ești pasionat de educație, trebuie să citești această carte”
Recomandare de carte de la Bill Gates: „Dacă ești pasionat de educație, trebuie să citești această carte”
Undă verde pentru Neuralink! Compania lui Elon Musk poate implanta al doilea cip într-un creier uman
Undă verde pentru Neuralink! Compania lui Elon Musk poate implanta al doilea cip într-un creier uman
(P) Ceasuri Swatch inspirate de opere de artă
(P) Ceasuri Swatch inspirate de opere de artă
Cum ar arăta lumea cu peste 3 grade Celsius din cauza crizei climatice?
Cum ar arăta lumea cu peste 3 grade Celsius din cauza crizei climatice?
Un bărbat a făcut descoperirea vieții în grădina casei: o piatră cu inscripții, veche de 1.600 de ani
Un bărbat a făcut descoperirea vieții în grădina casei: o piatră cu inscripții, veche de 1.600 de ani
S-a confirmat: exercițiile fizice încetinesc percepția asupra timpului!
S-a confirmat: exercițiile fizice încetinesc percepția asupra timpului!
Peste 57.000 de celule și 150 de milioane de conexiuni, prezente într-o mostră infimă de creier uman
Peste 57.000 de celule și 150 de milioane de conexiuni, prezente într-o mostră infimă de creier uman
Test de cultură generală. Ce înseamnă SOS?
Test de cultură generală. Ce înseamnă SOS?
O predicție extraordinară a lui Albert Einstein despre găurile negre a fost confirmată
O predicție extraordinară a lui Albert Einstein despre găurile negre a fost confirmată
O structură gigantică ascunsă în adâncurile spațiului pune la încercare înțelegerea Universului
O structură gigantică ascunsă în adâncurile spațiului pune la încercare înțelegerea Universului
O fetiță de doar 6 luni a primit un transplant rar de plămâni
O fetiță de doar 6 luni a primit un transplant rar de plămâni
Comerțul „arme contra petrol” dintre Rusia și Coreea de Nord, lovit de noi sancțiuni
Comerțul „arme contra petrol” dintre Rusia și Coreea de Nord, lovit de noi sancțiuni