龙8国际娱登录,娱乐网,long8国际

新型锂电池设计消除了昂贵的钴和镍

新型锂电池设计消除了昂贵的钴和镍

九月19,2019
新闻稿:

弹性的塑料电解质可以实现新的锂离子电池设计

锂离子电池由于其较高的功率和较小的尺寸而在过去十年中获得了普及。 但是它们的普及使世界上钴和镍的供应紧张,钴和镍是用于锂电池的两种金属。 结果,这些金属的价格飞涨。

为了开发对那些稀有金属的依赖较少的锂基电池的替代设计,佐治亚理工学院的研究人员一直在研究新型阴极和电解质,以低成本的过渡金属氟化物和固体替代昂贵的金属和传统的液体电解质。聚合物电解质。

佐治亚理工学院材料科学与工程学院的教授格莱布·尤申说:“由过渡金属氟化物制成的电极长期以来一直表现出稳定性问题和快速失效,导致人们对其在下一代电池中使用的能力产生重大怀疑。” “但是我们已经证明,与固体聚合物电解质一起使用时,金属氟化物即使在更高的温度下也表现出出色的稳定性,这可能会导致更安全,更轻和更便宜的锂离子电池。”

在典型的锂离子电池中,在锂离子在阳极和阴极之间转移期间释放能量,其中阴极通常由锂和过渡金属如钴,镍和锰制成。 离子通过液体电解质在电极之间流动。

佐治亚理工学院的研究人员用氟化铁和固体聚合物电解质纳米复合材料制成了新型阴极。 氟化铁的锂容量是传统钴基或镍基阴极的两倍以上。 此外,铁的价格是钴的1/300,镍的价格是1/150。

为了生产这样的阴极,研究人员将固体聚合物电解质插入到预制的氟化铁电极中。 然后,他们对整个结构进行热压以增加密度并消除空隙。

聚合物基电解质是柔性的,因此它可以在循环时适应氟化铁的溶胀,并与氟化铁形成稳定而灵活的中间相。 传统上,在电池中使用氟化铁时,溶胀和副反应一直是关键问题。

Yushin说:“由于氟化铁制成的阴极具有高容量,低材料成本以及铁的广泛可用性,因此具有巨大的潜力。” “但是循环过程中的体积变化以及与液体电解质的寄生副反应和其他降解问题,以前限制了它们的使用。 使用具有弹性的固体电解质可以解决许多这些问题。”

然后,研究人员测试了新型固态电池的几种变体,以分析它们在122⁰F的300多个充电和放电循环中的性能。 他们发现,即使在室温下保持低温,这种新型电池也比以前使用金属氟化物的设计要好。

研究人员确定,提高电池性能的关键是固体聚合物电解质。 在先前使用金属氟化物的尝试中,据信金属离子移动到阴极的表面,最终溶解到液体电解质中,导致容量损失,特别是在高温下。 此外,当电池在100⁰F以上工作时,金属氟化物催化液体电解质的快速分解。 然而,在固体电解质和阴极之间的连接处,固体电解质保持稳定,从而防止电解质溶解。

“我们使用的聚合物电解质很普遍,但是许多其他固体电解质和其他电池或电极架构,例如核-壳粒子形态,应该能够显着减轻甚至完全防止寄生副反应并获得稳定的性能特征,”他说。 Yushin实验室的研究科学家Kostiantyn Turcheniuk。

将来,研究人员的目标是开发新的和改进的固体电解质,以实现快速充电,并将固体和液体电解质结合到与大型电池工厂中使用的常规电池制造完全兼容的新设计中。

电子废物世界会议暨展览会将于11月14日(星期四)至11月15日(星期五)在德国法兰克福展览中心的Kap Europa举行。 . 要注册此高度集中的,由解决方案驱动的活动,请单击此处 有关赞助和展览的机会,请发送电子邮件至peter@trans-globalevents.com

固定在Pinterest上

分享这个