Kuolleen akkumateriaalin henkiin herättäminen

05.01.2022

SLAC-kuollut-litium-takaisin-eloon-250.jpgSLAC National Accelerator Laboratoryn ja Stanfordin yliopiston tutkijat ovat saattaneet löytää tavan elvyttää ladattavia litiumakkuja, mikä saattaa lisätä sähköajoneuvojen ajomatkaa ja akun käyttöikää seuraavan sukupolven elektronisissa laitteissa.

Litiumakkujen kierron aikana niihin kerääntyy pieniä epäaktiivisia litiumsaarekkeita, jotka eivät saavuta elektrodeja, mikä heikentää akun kykyä varastoida latausta. Mutta tutkimusryhmä havaitsi, että he voisivat saada tämän "kuolleen" litiumin hiipimään madon tavoin kohti elektrodia, kunnes se yhdistyy uudelleen, mikä osittain kääntää ei-toivotun prosessin.

Tämän lisävaihe hidasti heidän testiakun heikkenemistä ja pidensi sen käyttöikää lähes 30 %.

”Olemme nyt tutkimassa mahdollisuutta litium-ioni-akkujen menetetyn kapasiteetin palauttamista käyttäen erittäin nopean purkauksen vaihetta”, sanoo tutkimuksen johtavat tekijä Stanfordin Fang Liu.

"Olen aina pitänyt eristynyttä litiumia huonona, koska se aiheuttaa akkujen hajoamisen ja jopa syttymisen", sanoi tutkimusta johtanut Stanfordin ja SLAC:n professori Yi Cui. "Mutta olemme havainneet, kuinka tämä "kuollut" litium kytketään sähköisesti takaisin negatiiviseen elektrodiin aktivoidaksemme sen uudelleen."

Idea tutkimuksesta syntyi, kun Cui spekuloi, että jännitteen kohdistaminen akun katodiin ja anodiin voisi saada eristyneen litiumsaarekkeen liikkumaan fyysisesti elektrodien välissä – prosessin, jonka hänen tiiminsä on nyt vahvistanut kokeillaan.

Tutkijat valmistivat optisen kennon, jossa oli litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidi (NMC) katodi, litiumanodi ja eristetty litiumsaareke niiden välissä. Tämä testilaite antoi heille mahdollisuuden seurata reaaliajassa, mitä akun sisällä tapahtuu käytön aikana.

SLAC-resurrecting_lithium_sv_movement_final-600.jpgHe havaitsivat, että eristetty litiumsaari ei ollut ollenkaan "kuollut", vaan reagoi akkutoimintoihin. Kun kennoa ladattiin, saari siirtyi hitaasti kohti katodia; purkautuessaan se hiipi vastakkaiseen suuntaan.

Tulokset, jotka tutkijat vahvistivat muilla testiakuilla ja tietokonesimulaatioilla, osoittavat, kuinka eristetty litium voidaan ottaa käyttöön todellisessa akussa muuttamalla latausprotokollaa.

"Huomasimme, että voimme siirtää eristynyttä litiumia kohti anodia purkauksen aikana, ja nämä liikkeet ovat nopeampia suuremmilla virroilla", sanoi Liu. "Joten lisäsimme nopean, suurvirtaisen purkausvaiheen heti akun latauksen jälkeen, mikä siirsi eristettyä litiumia tarpeeksi pitkälle kytkeäkseen sen uudelleen anodin kanssa. Tämä aktivoi litiumia uudelleen, jotta se voi osallistua akun käyttöikään."

Hän lisäsi: "Löydöillämme on myös laaja vaikutus kestävämpien litiummetalliakkujen suunnitteluun ja kehittämiseen."

Aiheesta aiemmin:

Ultranopea akkujen lataus uudella anodimateriaalilla

Fononinen katalyysi?

Seuraavan sukupolven litiumakkuja

23.06.2022Perovskiitti ei hevillä antaudu
23.06.2022Pieni robotti kävelee kuin rapu
21.06.2022Uudenlaisen muistin rakentaminen
20.06.2022Nykytekniikalla fotoniselle kvanttirajalle
17.06.2022Polarisaatiota hyödyntävä fotoninen prosessori
16.06.2022Akkuteollisuus etsii uusia materiaaleja
15.06.2022Tutkijat tehostavat atomiradion vastaanottoa
14.06.2022Maanjäristyksen tunnistusta kvanttisalausverkolla
13.06.2022Yön aikainen aurinkokennotekniikka
10.06.2022Hedelmäkärpäsen digitaalinen kaksonen

Siirry arkistoon »