Долговечные твердотельные батареи благодаря нанослоям

Срок службы твердотельных батарей играет решающую роль в обеспечении их реализации. Нанослои могут быть ключом.

Твердотельные аккумуляторы могут значительно увеличить дальность действия электромобилей, проблема до сих пор заключалась в их слишком коротком сроке службы. Ученые нашли возможное решение: нанослой, который на самом деле считается нежелательным, может стать ключом к долговечности новых батарей.

Удивительные открытия о слоях эмали

Ученые из Института Фрица Габера, Технического университета Мюнхена и Исследовательского центра Юлиха совместно исследовали внутреннюю часть твердотельных батарей. В частности, они исследовали функцию границы зерен в батарее в нанодиапазоне и, таким образом, в значительной степени открыли новые горизонты с твердотельными батареями. Тесты показали, что продуманный дизайн интерфейса может увеличить срок службы твердотельных аккумуляторов. Это связано с так называемыми слоями эмали в электролите.

В твердотельных батареях обычно жидкий электролит состоит из твердого материала. Носители заряда (ионы) перемещаются назад и вперед между двумя полюсами через электролит, когда батарея заряжается и разряжается. В случае твердотельных батарей они не мигрируют через жидкость, а скорее через множество смежных твердых кристаллических зерен.

Эти рыхлые зерна нагреваются во время изготовления батареи, так что на их границах образуется своего рода слой расплава. Ионы могут мигрировать от одного зерна к другому через этот слой. До сих пор исследователи пытались сделать этот слой как можно более тонким, потому что частицы движутся через этот слой менее эффективно.

Группа ученых обнаружила, что именно эти нанослои предотвращают нежелательные короткие замыкания в твердотельных батареях. Это потому, что они предотвращают прохождение электронов через кристаллические зерна электролита, а не через внешнюю цепь, как задумано, и, таким образом, вызывают короткое замыкание. В результате слои также увеличивают срок службы батарей.

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Слой эмали не только предотвращает короткое замыкание, но и может подавлять образование дендритов лития, считают исследователи. Это также нежелательные структуры, которые возникают при встрече электронов и ионов лития. Они также могут привести к короткому замыканию и разрушению аккумулятора. Исследовательская группа обнаружила, что тонкий слой между кристаллами препятствует этому, так как он может задерживать электроны.

Вывод исследователей: в твердотельных батареях следующего поколения такие защитные слои должны использоваться целенаправленно, чтобы сделать батареи более долговечными. В конце концов, батареи с твердым электролитом не только более мощные и обещают более длительный срок службы, но и более безопасны, потому что электролит негорючий. Поэтому крупные производители автомобилей, такие как BMW, Daimler и VW, возлагают надежды на новую технологию и уже некоторое время участвуют в исследованиях и производстве твердотельных аккумуляторов. опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu

Подписывайтесь на наш Яндекс Эфир!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet