Zbirke

Nove solid-state natrij-ionske baterije mogle bi zamijeniti litij-ionske

Nove solid-state natrij-ionske baterije mogle bi zamijeniti litij-ionske

Većina naše tehnologije, od pametnih telefona do električnih automobila, za energiju se oslanja na litij-ionske baterije. Iako su pune prednosti, ove uobičajene baterije također predstavljaju opasnost od požara i eksplozija. Čvrste natrijeve-ionske baterije su daleko sigurnije, ali do sada nisu uspjele pokazati performanse koje bi umanjile njihove sigurnosne prednosti.

Sve će se to promijeniti zahvaljujući istraživanjima znanstvenika sa Sveučilišta u Houstonu. Vodeći istraživač Yan Yao, izvanredni profesor elektrotehnike i računalnog inženjerstva, autor je članka u časopisu Džul to ocrtava razvoj organske katode koja dramatično poboljšava stabilnost i gustoću energije u čvrstim natrij-ionskim baterijama.

Ključ reverzibilnosti

Uobičajena litij-ionska baterija ima tekuće elektrolite koji mogu pohraniti velike količine energije. Čvrste natrij-ionske baterije imaju čvrstu elektrolitsku jezgru koja obično nije u stanju proizvesti iste količine energije. Međutim, nedavna istraživanja dala su čvrsti elektrolit koji je jednako provodljiv kao i tekući elektroliti koji se koriste u litij-ionskim baterijama.

Posljednji izazov za postizanje visoko učinkovite čvrstoće natrij-ionske baterije bilo je pronaći čvrsta sučelja. Istraživanje ima dva glavna nalaza vezana uz ovaj problem. Prva je da: "otporno sučelje između elektrolita i katode koje se obično stvara tijekom vožnje biciklom može se obrnuti, produžujući životni vijek."

Drugo je da: "fleksibilnost organske katode omogućila joj je održavanje intimnog kontakta na mjestu sučelja s čvrstim elektrolitom, čak i kad se katoda širila i skupljala tijekom bicikliranja."

Stabilna i moćnija

Organska katoda - poznata kao PTO, za piren-4,5,9,10-tetraon nudi brojne prednosti u odnosu na prethodne anorganske katode. "Prvi smo put otkrili da se otporno sučelje koje nastaje između katode i elektrolita može obrnuti", rekao je Yao. "To može pridonijeti stabilnosti i duljem vijeku ciklusa."

Yao je također glavni istražitelj u Teksaškom centru za supravodljivost na UH. Njegova se istraživačka skupina fokusira na zelene i održive organske materijale za proizvodnju i skladištenje energije. Reverzibilnost sučelja ključna je razlika u novoj bateriji. Ova okretnost omogućuje solid-state bateriji da postigne veću gustoću energije bez žrtvovanja vijeka ciklusa.

Održavanje intimnog kontakta između elektrolita i krute katode kada se katoda širi i skuplja tijekom ciklusa baterija bio je problem u prošlosti. No, novo istraživanje pokazuje da organska katoda može prevladati ovo pitanje.

Organska katoda je mnogo podatnija i može održavati kontakt u svakom trenutku s sučeljem poboljšavajući životni vijek. Istraživači su rekli da je kontakt ostao stabilan kroz najmanje 200 ciklusa. "Ako imate pouzdan kontakt između elektrode i elektrolita, imat ćete velike šanse za stvaranje čvrstog stanja baterije visokih performansi", rekao je Fang Hao, doktorand i dio Yaoova tima.


Gledaj video: Solid State Batteries whos doing what? (Siječanj 2022).