มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดใหม่ | ทำให้การชาร์จเร็วขึ้น

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ระบุชุดใหม่ของวัสดุที่สามารถนำมาใช้เพื่อผลิตแบตเตอรี่ที่มีกำลังสูงได้พวกเขาพบว่าไอออนลิเธียมสามารถเจาะโครงสร้างจุลภาคที่ซับซ้อนของวัสดุทังสเตนออกไซด์แทนทาลัมได้เร็วกว่าวัสดุอิเล็กโทรดทั่วไป ซึ่งหมายความว่าสามารถบรรลุความเร็วในการชาร์จได้เร็วขึ้นในระยะสั้นการค้นพบครั้งนี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นใหม่คาดว่าจะชาร์จเสร็จภายในไม่กี่นาที (ไม่เกินชั่วโมง) และจะไม่เกิด เกิดความร้อนสูงเกินไป

ศึกษารูปที่ 1: Nb ₁₆W₅O₅₅และ Nb ₁₈W₁₆O₉₃โครงสร้างของคริสตัล / สัณฐานวิทยาอนุภาค

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีการใช้อย่างต่อเนื่องและกว้างขวางตั้งแต่ช่วงปี 1990 แต่ความหนาแน่นของพลังงานของพวกเขาเพิ่มขึ้นเพียง 3-4% ต่อปีซึ่งต่ำกว่าความคาดหวังของผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและผู้บริโภคทั่วไป

ที่สำคัญการปรับปรุงเหล่านี้มักมาจากการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุบรรจุภัณฑ์ไม่ใช่ของอิเลคโดดตัวเองกลยุทธ์นี้แทบจะไม่สามารถทำขึ้นเพื่อเสียประโยชน์โดยธรรมชาติของเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่นได้นั่นคือความเร็วในการชาร์จช้า

เพื่อเพิ่มอัตราการชาร์จจึงจำเป็นต้องเร่งอัตราการไหลของไอออนลิเธียมที่ชาร์จจากขั้วบวกไปยังขั้วบวกลบนักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะบรรลุเป้าหมายนี้ด้วยการสร้างโครงสร้างนาโนพิเศษภายในขั้วไฟฟ้า:

นี้ถูกออกแบบมาเพื่อลดระยะทางที่เดินทางโดยลิเธียมไอออน แต่อนุภาคของคุณเป็นเรื่องยุ่งยากและมีราคาแพงที่จะใช้และพวกเขายังสร้างปฏิกิริยาทางเคมีที่ไม่พึงประสงค์ที่ลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

ศึกษารูปที่ 2: สมบัติทางเคมีไฟฟ้าของวัสดุสองชนิด

ในผลการวิจัยล่าสุดจากเคมบริดจ์นักวิจัยได้ใช้แนวทางต่างๆ:

มันเลือกอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างแบบเปิดและแข็งโครงสร้างนี้ช่วยให้ลิเทียมไอออนสามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างไม่ จำกัด ในปริมาณมากเพิ่มปริมาณการผลิตได้หลายระดับ

วัสดุอิเล็กโทรดใหม่อาจเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่า:

ขั้วลบในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ทำด้วยกราไฟท์ในการชาร์จไฟความเร็วสูงจะเกิด dendrites โดยเฉพาะโครงสร้างจุลภาคของเส้นใยลิเธียม

Dendrites อาจทำให้เกิดการลัดวงจรหรือแม้กระทั่งไฟในแบตเตอรี่ได้ แต่วัสดุอิเล็คโทรดใหม่ของเคมบริดจ์ไม่

การศึกษารูปที่ 9: ความคาดหวังของทังสเตนออกไซด์ ternary ทังสเตนและทังสเตนและการเปรียบเทียบทางเคมีไฟฟ้ากับไบโอดีเซลซีเรียมไบนารี

ศาสตราจารย์แคลร์เกรย์นักวิจัยอาวุโสกล่าวว่า "

ในการประยุกต์ใช้งานที่รวดเร็วการรักษาความปลอดภัยเป็นสถานที่ที่ต้องการความเอาใจใส่มากขึ้นวัสดุชนิดใหม่ที่มีศักยภาพนี้เป็นที่น่าชื่นชมเพราะเราต้องการทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าสำหรับแกรไฟต์

นอกจากนี้ปัจจัยด้านนาโนยังต้องใช้ขั้นตอนหลายขั้นตอนในการผลิตซึ่งส่งผลให้ผลผลิตและปัญหาด้านความยืดหยุ่นต่ำมาก

ในทางตรงกันข้ามทังสเตนออกไซด์แทนทาลัมจะง่ายกว่าในการผลิตและไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีหรือตัวทำละลายเพิ่มเติมแน่นอนเรายังมีงานที่ต้องทำก่อนที่จะนำไปใช้จริง