​Команда Техаса разрабатывает безкобальтовую высокоэнергетическую литий-ионную батарею

-
08:50
87
​Команда Техаса разрабатывает безкобальтовую высокоэнергетическую литий-ионную батарею

Исследователи из Инженерной школы Кокрелла при Техасском университете в Остине разработали безкобальтовую высокоэнергетическую литий-ионную батарею, исключив кобальт и открыв дверь для снижения затрат на производство батарей при одновременном некотором повышении производительности. Команда сообщила о новом классе катодов с высоким содержанием никеля. Катод в их исследовании составляет 89% никеля. Другими ключевыми элементами являются марганец и алюминий.

Больше никеля в батарее означает, что она может накапливать больше энергии. Это увеличение плотности энергии может привести к увеличению срока службы батареи для телефона или к увеличению дальности действия для электромобиля с каждой зарядкой.

Результаты исследований опубликованы в журнале «Продвинутые материалы». Статья была написана Арумугамом Мантирамом, профессором кафедры Уолкера машиностроения и директором Техасского института материалов, аспирантом Стивеном Ли и аспирантом Вандой Ли.

Как правило, увеличение плотности энергии приводит к компромиссам, например, к сокращению срока службы. Устранение кобальта обычно замедляет кинетическую реакцию батареи и приводит к снижению пропускной способности. Однако, по словам исследователей, они преодолели проблемы короткого срока службы и низких скоростных возможностей, найдя оптимальное сочетание металлов и обеспечив равномерное распределение их ионов.

В большинстве катодов для литий-ионных батарей используются комбинации ионов металлов, такие как никель-марганец-кобальт (NMC) или никель-кобальт-алюминий (NCA). Катоды могут составлять примерно половину стоимости материалов для всей батареи, причем самым дорогим элементом является кобальт. При цене примерно $28 500 за тонну она дороже никеля, марганца и алюминия вместе взятых, и составляет от 10% до 30% от стоимости большинства катодов литий-ионных батарей.

Ключ к прорыву исследователей можно найти на атомном уровне. В процессе синтеза им удалось обеспечить равномерное распределение ионов различных металлов по кристаллической структуре в катоде. По словам Мантирама, когда эти ионы смешиваются, производительность ухудшается, и эта проблема затронула предыдущие кобальтосодержащие высокоэнергетические батареи. Сохраняя равномерное распределение ионов, исследователи смогли избежать потери производительности.

Мантирам, Ли и бывший последокторский исследователь Эван Эриксон работали с отделом коммерциализации технологий UT над созданием стартапа под названием TexPower, чтобы вывести технологию на рынок. Исследователи получили гранты от Министерства энергетики США, которое стремилось снизить зависимость от импорта ключевых материалов для аккумуляторов.

Промышленность решила воспользоваться безкобальтовым методом производства аккумуляторов, в первую очередь, благодаря усилиям компании Tesla по удалению материала из аккумуляторных батарей, питающих ее электромобили. Исследователи заявили, что они избежали проблем, которые препятствовали другим попыткам создания безкобальтовых высокоэнергетических батарей, благодаря инновациям в области правильного сочетания материалов и точному контролю их распределения.

RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...