Дорога к длинной жизни аккумулятора
Вы сыты по горло тем, что батарея вашего телефона перестаёт работать уже после нескольких часов? Исследователи из Норвежского университета естественных и технических наук поглощены работой над улучшением межфазного твердого электролита, чтобы увеличить срок службы аккумулятора.
Литиевые батареи везде - на кораблях, автомобилях, портативных компьютерах и мобильных телефонах. Но они начинают уменьшать свою емкость с той минуты когда поступают в эксплуатацию.
Возможно, в один прекрасный день, мы сможем использовать наши аккумуляторы при низких температурах до -50 градусов С, в отличие от скудных -10 градусов которые мы имеем сегодня. Но скорее всего, на это можно будет рассчитывать, не раньше чем через несколько лет.
Как батарея работает
Литиевая батарея состоит из двух электродов, которые являются частями проводящего материала с противоположными зарядами.
Отрицательный электрод называется анодом. Анод в литиевой батареи изготовлен из графита, который является формой чистого углерода. Между этими двумя электродами находится электролит, в этом случае литиевая соль, растворенная в органическом растворителе, который несет литиевые ионы к электродамм. Исследователи NTNU работают над улучшением аккумуляторов, изменяя состав электролита.
Когда аккумулятор заряжен он образует тонкую плёнку называемую SEI (твердый межфазный электролит) образующуюся на поверхности угольного анода. Эта пленка имеет сложную химическую структуру, содержащую органические и неорганические соединений лития.
"Эта плёнка является основной частью батареи," говорит профессор Энн Мари Свенссон, из Норвежского университета науки и техники (в NTNU) Факультет наук о материалах и технике.
Защитная пленка является ключевой
Плёнка SEI формируется в первый раз, когда аккумулятор заряжается, в результате реакции между электролитом и анодом. Это защитное покрытие является ключевым в определении жизни батареи, термической стабильности и способности работы на высоких скоростях.
Литий, который связан с плёнкой не участвует в зарядке электрода, что приводит к снижению мощности. "После того, как батарея будет собрана, мы не можем больше добавить лития в клетку, и следовательно, ограничивание потери имеющихся лития в ячейке имеет первостепенное значение для увеличения работоспособности аккумулятора," говорит Ахмет Огуз Тезель, аспирант на кафедре материалов "Наука и техника".
Если вы не можете добавить больше лития, то вам вам нужно сделать так, чтобы литий больше сохранялся в аккумуляторе, который уже существует.
Улучшения
Работа Тезеля была сосредоточена на модификации электролита и достижения более высокой емкости аккумулятора, а так же продолжительности жизни, особенно при низких температурах.
Он также имеет обнадеживающие результаты с разработкой предварительной обработки, которая уменьшает слишком большую потерю лития в формировании пленки SEI. Это позволяет большему количеству лития находиться растворе электролита для участия в зарядке электродов.
Современное состояние электролитов, которые состоят из этиленкарбоната (EC), в принципе, не может работать, когда температура около -10 градусов по Цельсию, из-за высокой температуры плавления EC. С другой стороны, аккумуляторы, содержащие карбонат органическое соединение пропилена (PC) могут работать при низких температурах до -50 ° С
"Мы считаем, что мы нашли способ заменить ЕС для PC, однако мы не подтвердили еще этого, но наше исследование показало, как это может быть реализовано. "Тезель предполагает использование в скором времени PC в аккумуляторах.
Дорога к длинной жизни аккумулятора 