Простые методы количественного определения литий-покрытия и ускорения зарядки литий-ионных аккумуляторов

Прочитано: 178 раз(а)


Литий-ионные аккумуляторы (LiB) являются одними из самых распространенных технологий перезаряжаемых аккумуляторов из-за их высокой плотности энергии и производительности. Несмотря на их универсальность и выгодные характеристики, этим батареям часто требуется определенное время для зарядки, и ускорение этого времени зарядки до сих пор оказалось сложной задачей.

Основная причина этого заключается в том, что во время быстрой зарядки на графитовом аноде аккумуляторов может образоваться литиевое покрытие, что может представлять угрозу безопасности. На самом деле, реакции литиевого покрытия графитовых анодов, которые также могут происходить при низких температурах , во время перезарядки или после выхода из строя батареи , могут привести к образованию нерегенерируемого металлического лития и солей, которые могут воспламениться, вызвав возгорание или взрыв батареи.

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли недавно провели исследование потенциальных способов снижения этих рисков и создания безопасных быстрозаряжающихся LiB. В их статье, опубликованной в журнале Nature Energy , описывается ряд простых методов количественной оценки необратимого покрытия литием на графитовых анодах внутри LiB.

«Мы демонстрируем силу простых, доступных и высокопроизводительных методов циклирования для количественной оценки необратимых литий-покрытий, охватывающих данные из более чем 200 клеток», — написали Закари М. Конц, Брэндан М. Виртц и их коллеги в своей статье. «Сначала мы наблюдаем влияние плотности энергии, скорости заряда, температуры и состояния заряда на литиевое покрытие, используем результаты для уточнения зрелой электрохимической модели, основанной на физике, и предоставляем интерпретируемое эмпирическое уравнение для прогнозирования состояния заряда в начале покрытия. затем исследуйте обратимость литиевого покрытия и его связь с конструкцией электролита для предотвращения необратимого накопления лития».

Эксперименты, проведенные Концем и его коллегами, подчеркнули ценность предложенных ими методов количественного определения литиевого покрытия в аккумуляторных элементах Li/Graphite и графит/NMC. Используя эти методы, они смогли получить ценную информацию о процессах покрытия в этих типах батарей, а также об улучшениях, которые могут повысить их безопасность и потенциально обеспечить быструю зарядку.

«Мы разрабатываем метод количественного определения литий-покрытия in situ для коммерчески значимых графитовых | LiNi 0,5 Mn 0,3 Co 0,2 O 2 (NMC) ячеек и сравниваем результаты с экспериментально удобной литий- графитовой конфигурацией», — объяснили Конц и его коллеги в своей статье. . «Гипотезы и обширные данные, представленные здесь, были получены в первую очередь с помощью оборудования, универсального для исследователей аккумуляторов, что способствует дальнейшему развитию инновационных методов тестирования и обработки данных, которые позволяют быстро разрабатывать аккумуляторы».

Недавняя работа этой группы исследователей способствует постоянным усилиям, направленным на дальнейшее повышение безопасности LiB и сокращение времени их зарядки. До сих пор обнаружение литиевого покрытия на анодах этих батарей считалось очень сложным, что препятствовало созданию и широкомасштабному внедрению быстрозаряжающихся LiB.

Методы обнаружения литиевого покрытия, предложенные Концем и его коллегами, вскоре могут стать основой для дальнейших исследований, направленных на разработку более безопасных конструкций LiB с быстрой зарядкой. Кроме того, они могли бы помочь лучше понять факторы и процессы, способствующие гальванике, что, в свою очередь, могло бы направить исследовательские работы по изучению альтернативных конструкций батарей и химических процессов.

Простые методы количественного определения литий-покрытия и ускорения зарядки литий-ионных аккумуляторов



Новости партнеров