В эпоху, когда спрос на эффективное и устойчивое хранение энергии находится на своем пике, новаторская разработка в Школе технических и прикладных наук Гарвардского университета установила новый эталон в области технологий батареи. Исследователи обнародовали новую литиевую металлическую батарею, способную выдержать не менее 6000 циклов заряда и разрядки, и обладать способностью быть полностью заряженной в течение всего минуты. Это революционное продвижение не только обещает преобразовать способ использования батареи, но и прокладывает путь для более практического применения в таких отраслях, как электромобили.
Ядро этого исследования заключается в изготовлении твердотельных батарей с использованием литий-металлических анодов, метод, который дал новое понимание материалов для потенциально революционных батарей. Исследование, опубликованное недавно в «Материалах природы», подчеркивает значительные шаги, сделанные в понимании и использовании анодов литиевых металлов. Синь Ли, автор газеты, отметил: «Аналитные анодные батареи считаются святым Граалем батарей. Они обладают пропускной способностью в десять раз больше, чем у коммерческих графитовых анодов, что потенциально может значительно увеличить диапазон вождения электромобилей. Наше исследование знаменует собой жизненно важный шаг к более практическим твердотельным аккумуляторам в промышленном и коммерческом применении ».
Одной из самых больших проблем при разработке этих батарей было образование дендритов на поверхности анода. Эти корневые конструкции растут в электролите, пронзив барьер, который отделяет анод и катод, что приводит к коротким замыканию аккумулятора и даже пожарам. В 2021 году Ли и его команда решили эту проблему, разработав многослойную батарею, перемежая различные материалы различной стабильности между анодом и катодом. Этот многослойный многоматериальный дизайн не полностью блокировал литийные дендриты, но контролировал и содержала их проникновение.
В своем последнем исследовании команда сделала дальнейшие шаги, включив в анод частицы размером с микрометр. Этот подход уменьшает реакцию литирования и способствует однородному гальванирующему литиевому металлу, эффективно предотвращая образование дендритов. Более того, процессы гальванизации и снятия могут быстро происходить на плоских поверхностях, что позволяет полностью заряжать батарею всего за 10 минут.
Экспериментальная фаза показала создание батареи для мешочков размером с почтовой марки, в 10-20 раз больше, чем большинство батарей монет, производимых в университетских лабораториях. Примечательно, что эта батарея сохранила 80% своей емкости даже после 6000 циклов, опередив другие батареи для мешочков в настоящее время на рынке.
Это инновация из Гарварда - больше, чем просто академическое достижение; Это означает значительный скачок вперед в технологии батареи. Благодаря повышенной мощности, безопасности и эффективности, литий-металлический батарея, разработанная Ли и его командой, обладает потенциалом для революции хранения и использования энергии, особенно в электромобилях, отмечая значительный этап в нашем путешествии к более устойчивому и энергоэффективному будущему.
Время поста: 12-2024
