​LLTO анодный материал для безопасных батарей с длительным сроком службы

-
16:10
62
​LLTO анодный материал для безопасных батарей с длительным сроком службы

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) и Университета Цзилинь в Чанчунь/Китай исследовали весьма перспективный анодный материал для будущих высокопроизводительных батарей: титанат лантана лития с кристаллической структурой перовскита (LLTO). Как сообщила команда в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, LLTO может улучшить плотность энергии, плотность мощности, скорость зарядки, безопасность и срок службы батарей, не требуя уменьшения размера частиц с микро- до нано-размеров.

Аноды литий-ионных батарей состоят из токоприемника и применяемого к нему активного материала, который накапливает энергию в виде химических связей. В большинстве случаев в качестве активного материала используется графит. Отрицательные электроды, изготовленные из графита, имеют низкую скорость зарядки. Более того, они связаны с вопросами безопасности. Среди альтернативных активных материалов уже коммерциализирован оксид титаната лития (LTO).

Аноды с LLTO имеют более высокую скорость заряда и считаются более безопасными, чем электроды, изготовленные из графита. Недостатком является то, что литий-ионные батареи с оксидом титаната лития, как правило, имеют более низкую плотность энергии.

Команда профессора Гельмута Эренберга, руководителя Института прикладных материалов — систем хранения энергии (IAM-ESS) КИТ, исследовала еще один весьма перспективный анодный материал: титанат лантана лития с кристаллической структурой перовскита (LLTO).

Согласно исследованию, проведенному в сотрудничестве с учеными Цзилиньского университета в Чанчуне (Китай) и других научно-исследовательских институтов Китая и Сингапура, аноды LLTO имеют более низкий электродный потенциал по сравнению с коммерциализированными анодами LTO, что позволяет получить более высокое напряжение в ячейке и более высокую емкость.

Исследование способствует работе исследовательской платформы для хранения электрохимической энергии CELEST (Центр хранения электрохимической энергии Ulm & Karlsruhe), одной из крупнейших в мире исследовательских платформ для аккумуляторов, которая также включает в себя кластер передового опыта POLiS.

Помимо плотности энергии, плотности мощности, безопасности и срока службы, скорость зарядки является еще одним определяющим фактором пригодности батареи для использования в сложных условиях. В принципе, максимальный разрядный ток и минимальное время зарядки зависят от транспорта ионов и электронов как внутри твердого тела, так и на границах раздела между электродами и электролитными материалами.

Для повышения скорости заряда обычной практикой является уменьшение размера частиц материала электрода с микро- до нано-размеров. Исследование показывает, что даже частицы размером в несколько микрометров в LLTO со структурой перовскита имеют более высокую плотность мощности и лучшую скорость зарядки, чем наночастицы LLTO.

Исследовательская группа объясняет это псевдоемкостью LLTO: К этому анодному материалу прикреплены не только отдельные электроны, но и заряженные ионы, которые связаны слабыми силами и могут обратимо передавать заряды на анод.

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