Химия

Ученые разрабатывают полностью перезаряжаемую литиевую углекислотную батарею

Ученые разрабатывают полностью перезаряжаемую литиевую углекислотную батарею

Новые литий – углекислотные батареи могут быть полностью заряжены / перезаряжены до 500 последовательных циклов зарядки / разрядки. Аккумулятор сделан путем интеграции уникальной комбинации материалов.

Литий-ионные аккумуляторы используются практически во всей бытовой электронике. Однако более высокие электрохимические системы накопления энергии требуются для применений электрифицированных транспортных средств.

В последние несколько лет, помимо химии литий-ионных батарей (таких, как перезаряжаемые литиево-углекислотные батареи), большое внимание уделялось их более высокой теоретической плотности энергии.

Такие литиевые батареи включают реакции выделения и восстановления диоксида углерода во время заряда и разряда на пористой поверхности катода. Несмотря на многолетние исследования, электрохимические реакции литий-углекислотных батарей остаются недостаточно изученными.

Одной из самых больших проблем с этими батареями является получение обратимого образования и разложения многокомпонентных композитных и углеродных продуктов разряда. Вот почему до сих пор ученые не смогли создать полностью перезаряжаемый прототип.

Недавно исследовательская группа из Университета Иллинойса в Чикаго продемонстрировала конструкцию литиево-углекислотных батарей, которые можно полностью заряжать до 500 последовательных циклов зарядки / разрядки.

Как они это делают?

Когда эти батареи разряжаются, они производят карбонат лития вместе с углеродом. Карбонат лития рециркулирует во время фазы зарядки, в то время как углерод остается накапливаться на катализаторе, что постепенно ухудшает характеристики батареи.

Накопленный углерод делает три вещи:

  1. Блокирует активные пятна катализатора
  2. Предотвращает диффузию углекислого газа
  3. Запускает разложение электролита в заряженном состоянии

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи использовали новые материалы в батарее, которые позволили перерабатывать как карбонат, так и карбонат лития. Они использовали нанофлаки дисульфида молибдена в качестве катодного катализатора в сочетании с ионным диметилсульфоксидным электролитом.

Эта комбинация создает многокомпонентный композитный продукт (вместо отдельных продуктов), существенно увеличивая циклы работы аккумулятора. Другими словами, это уникальное сочетание материалов делает литиево-углекислотные батареи более эффективными с длительным сроком службы.

Новая батарея имеет срок службы 500 при фиксированной емкости 500 мАч г -1 на цикл, что намного лучше, чем стабильность циклирования существующих литиево-углекислотных батарей. Фактически, потенциал заряда показывает почти 12% увеличение в течение 500 циклов, подтверждая стабильные и устойчивые характеристики элемента в течение первых 500 последовательных циклов.

Это первый раз, когда кто-то разработал полностью перезаряжаемую углерод-нейтральную литиево-углекислотную батарею. Впечатляющий цикл жизни показывает, что образование и разрыв сложных углерод-кислородных связей могут быть использованы в системах накопления энергии.

Полученные результаты могут открыть новые возможности для разработки систем накопления энергии следующего поколения с использованием диоксида углерода.

По материалам

new-science.ru

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть