Naujų medžiagų proveržis patvarioms aukštos įtampos kietojo kūno baterijoms

Naujos kartos įkraunamos baterijos iliustracija

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

Pasukite 3D ritmą Marse ir ištirkite NASA ištvermę

NASA „Mars Perseverance“ roveris rodomas jo stotelėje prie Jezero kraterio, tokiu būdu peržiūrėjus iš „Naršykite ištvermingai“ 3D žiniatinklyje. Šis interaktyvus žiniatinklio įrankis turi...

Prieš 400 000 metų senovės žmonės išsaugotus dramblius pavertė nuostabiais kaulų instrumentais

Kaulų įrankiai buvo iškasti iš Castel di Guido Italijoje. Kreditas: Villa ir kt. 2021 PLOS TASI Senovės žmonės galėjo padaryti nuostabių dalykų su...

Šimtai erelio ruonių, apvyniotų meškerėmis ir tinklais, kasmet sukelia siaubingus sužalojimus ir skaudžias mirtis.

Žvejybos tinklai ir tinklai daro didelę įtaką kailių ruoniams (Arctocephalus pusillus), labiausiai paplitę jūrų žinduoliai, buvo pastebėti Pietų Afrikos ir Namibijos pakrantėse, kur jie...

FDP balsavo 16: 2 ir atmetė Piper vakcinos „oster A“ vakcinos platinimą plačiajai visuomenei.

Šiuo metu nėra trečiosios Kovid-19 vakcinos. Pirmaujanti Maisto ir vaistų administracijos (FDA) mokslinė patariamoji taryba balsavo už tai, kad plačiajai visuomenei būtų atsisakyta suteikti „Pfizer“...

Elon Musk Tesla Bot kelia rimtą susirūpinimą

„Tesla“ kitais metais ketina pristatyti humanoidinio roboto prototipą. Paskola: Tesla Elonas Muskas paskelbė apie humanoidinį robotą, skirtą padėti šioms pasikartojančioms, varginančioms užduotims, kurių žmonės...

Newsletter

Subscribe to stay updated.