Naujų medžiagų proveržis patvarioms aukštos įtampos kietojo kūno baterijoms

Tyrėjų grupė sukūrė ir sukūrė naują natrio jonų siųstuvą kietojo kūno natrio jonų baterijoms, atsparų aukštos įtampos oksido katodams. Šis naujas kietasis elektrolitas gali žymiai pagerinti šios klasės baterijų efektyvumą ir tarnavimo laiką. Iš naujos medžiagos pagamintos koncepcinės baterijos įrodymas truko daugiau nei 1000 ciklų, išlaikant 89,3% jos talpos, kuri vis dar nėra panaši į kitas kietojo kūno baterijas.

Tyrėjai detalizuoja savo 2021 m. Rezultatus. Vasario 23 dienos numeryje Gamtos komunikacijos,

Kietojo kūno baterijos žada saugesnes, pigesnes „ilgaamžiškas“ baterijas. Natrio jonų chemikalai yra ypač perspektyvūs, nes natrio sąnaudos yra mažos ir jo sudėtyje yra daug ličio jonų baterijų, kurios gaminamos už dideles aplinkosaugos sąnaudas. Tikslas yra sukurti baterijas, kurios gali būti naudojamos didelio masto elektros energijos kaupimo tinkluose, ypač siekiant sumažinti maksimalią atsinaujinančių energijos šaltinių energijos paklausą.

„Pramonė nori, kad mobiliojo lygio baterijos kainuotų nuo 30 iki 50 USD per valandą“, – sakė Shirley Mengas, nanotechnologijų profesorius Kalifornijos universitete, San Diege. – Nesustosime, kol ten nenuvyksime.

https://www.youtube.com/watch?v=_SscU94Ya8g:
„ZrCl6“ įrenginys čia rodomas sukantis, sukuriant laisvas vietas, kurios padidina laidumą. Paskola Kalifornijos universitetas

Šis darbas yra UC, San Diego, Santa Barbaros universiteto, Stony Brooko universiteto, Kalkutos (Indija), mokslo, technologijų tyrimų, švietimo centro, „Shell International Exploration, Inc.“, bendradarbiavimas.

Gamtinės komunikacijos tyrime aprašytam akumuliatoriui mokslininkai, vadovaujami San Diego nanoinžinerijos profesoriaus Shyue Ping Ongo, sukūrė daugybę skaičiavimo modeliavimų, kurie veikia su mašinų mokymosi modeliu, kad būtų parodytas teisingas kietojo kūno oksido akumuliatoriaus cheminių savybių derinys. .: Kai medžiaga buvo pasirinkta kaip gera kandidatė, Mengo tyrimų grupė eksperimentiškai ją paruošė, išbandė ir apibūdino, kad nustatytų jos elektrochemines savybes.

Greitai pakartodamas skaičiavimo „eksperimentą“, UC „SanDiego“ komanda apsistojo ant natrio halogeno siųstuvų, susidedančių iš natrio, itrio, cirkonio ir chlorido, klasės. Medžiaga, kurią jie pavadino NYZC, buvo „elektrochemiškai stabili“ ir chemiškai derėjo su oksido katodais, naudojamais aukštos įtampos natrio jonų baterijose. Tada komanda kreipėsi į UC Santa Barbaros mokslininkus, norėdama ištirti ir suprasti šios naujos medžiagos struktūrines savybes ir elgesį.

Zr-Cl sukimasis dirbtinai užšaldytas

Jei Zr-Cl sukimasis yra dirbtinai užšaldytas, natrio difuzija sukelia nereikšmingus rezultatus. Taigi Zr-Cl sukimasis skatina natrio laidumą. Paskola San Diego universitetas, Kalifornija

NYZC yra pagrįstas Na3YCl6, gerai žinoma medžiaga, kuri, deja, yra labai prasta natrio siųstuvė. Ong pasiūlė pakeisti cirkonį itriumi, nes tai sukurtų laisvas vietas ir padidintų elemento baterijos talpą – tai du metodai, kurie padidina natrio jonų laidumą. Mokslininkai pastebi, kad pridėjus tūrį, cirkonio-chlorido jonų derinys šioje naujoje medžiagoje sukasi dėl judesio, todėl atsiranda daugiau natrio jonų laidumo kelių. Be to, kad padidėja laidumas, halogenas yra daug stabilesnis nei medžiagos, šiuo metu naudojamos kietojo kūno natrio baterijose.

„Šie atradimai rodo didžiulį halogeninių jonų siųstuvų potencialą naudoti kietojo kūno natrio jonų baterijas“, – sakė Ongas. “Be to, jis pabrėžia metabolinį poveikį, kurį medžiagos atradimo procesui gali turėti didelio masto duomenų duomenų skaičiavimai kartu su mašininiu mokymusi”.

Tolesni veiksmai apima kitų šių halogenidinių medžiagų pakaitalų tyrimą, bendro akumuliatoriaus energijos tankio padidinimą ir gamybos proceso padidinimą.

Nuoroda. Erikas A. Wu, svastika Banerjee, Hanmei Tangas, Peteris M. Richardsonas, Jeanas-Marie Douxas, „Stabilus katodo kietojo elektrolito kompozitas aukštos įtampos, ilgo ciklo kietojo kūno natrio jonų baterijoms“ Ji Qi, Zhuoying Zhu, Antonin Grenier, Yixuan Li, Enyue Zhao, Grayson Deysher, Elias Sebti, Han Nguyen, Ryanas Stephensas, Guy Verbistas, Karena W. Chapman, Raphaële J. Clément, Abhik Banerjee, Ying Shirley Meng ir Shyue Peng, 2021 m. Vasario 23 d. Gamtos komunikacijos,
DOI: 10.1038 / s41467-021-21488-7:

Šią technologiją UNIGRID licencijavo UC San Diego Nano inžinerijos profesorius Henngas Chenas, įkūrėjo įkūrėjas; Erikas Woonas, daktaras Meng tyrimų grupės absolventas; ren Darrenas HS Tanas, vienas iš Mengo daktaro laipsnio. studentų. Mengas yra bendrovės techninis patarėjas.

Finansavimą šiam darbui skyrė Energetikos ir biologijos mokslų institutas per EBI-Shell programą և NSF.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Saulės energijos veiklos nepastovumą galėtų kompensuoti Žemės planetos magnetinis laukas

2015 m. Gegužės mėn. Saulė per penkias dienas suvaidino maždaug tuziną aktyvių zonų. Ryškios spalvos pluoštai, sklindantys iš šių aktyvių regionų, yra dalelės,...

Didžiausias Australijos dinozauras – Pietų Titanas – ką tik buvo įrašytas į rekordą!

Australotitan cooperensis, „Pietų Titanas arba Cooperis“. Autorius: Vladas Konstantinovas, Scottas Hocknullas © Eromangos gamtos istorijos muziejus Kiek aukšta yra krepšinio aikštelė, aukštesnė už b-dublius...

Žmonių nulemta klimato kaita yra tik pusė Antarkties kriliaus paveikslo

Antarkties krilasi, Euphausia superba. Autorius: Uwe Kils / Wikipedia Apskaičiuota, kad šiame amžiuje krilių populiacija buveinių centre Antarktidoje sumažėjo apie 30% dėl plačiai paplitusio...

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Newsletter

Subscribe to stay updated.