Wetenschappers hebben recentelijk nieuwe oplossingen ontwikkeld voor het controleren van polariteit in lithium-ion batterijen. De afgelopen jaren zijn deze batterijen essentieel geworden in apparaten zoals elektrische auto’s, die een steeds belangrijkere rol spelen in het leven van mensen. Het behalen van snelladen zonder in te leveren op energiedichtheid is echter de grootste uitdaging geweest bij het volledig elektrificeren van voertuigen met behulp van lithium-ion batterijen. De gemak en acceptatie van elektrische voertuigen door consumenten hangen ook af van factoren zoals het bereik en de laadtijd. Er is ook bezorgdheid over de veiligheid van het gebruik van lithiumplating voor ultranikkeladen, vanwege de hoge polariteit van de cellen, die speciale aandacht vereist.
Wetenschappers van de Universiteit Chung-Ang hebben innovaties in elektrolytontwerp gepresenteerd om deze uitdagingen aan te pakken en de oplaadtijd van lithium-ion batterijen, die veel gebruikt worden in elektrische voertuigen, te verbeteren.
In hun onderzoek, dat gepubliceerd is in Energy Storage Materials, introduceerde het team onder leiding van Dr. Janghyuk Moon een innovatieve oplossing om de polariteit veroorzaakt door concentratie-effecten te verminderen. Het onderzoek, gepubliceerd in november 2023, richt zich op het gebruik van veelgebruikt LiPF6 en lineaire carbonaten in commerciële batterijen. Door de kinetiek en stabiliteit van de batterijen onder snellaadomstandigheden te verbeteren, hopen wetenschappers impact te hebben op de elektrische voertuigindustrie en het menselijk leven.
Het onderzoek ontdekte dat het gebruik van elektrolyten met een lage activeringsenergie, zoals dimethylcarbonaat, ethylmethylcarbonaat en diethylcarbonaat, de oplaadcapaciteit van lithium-ion batterijen verbetert. Laboratoriumtests bevestigden dat deze elektrolyten de batterij in staat stellen om snel op te laden. Een 1,2 Ah zakbatterij behield over 200 oplaadcycli drie keer meer capaciteit. Bovendien voorkomen deze elektrolyten celzwelling veroorzaakt door lithiumplating, wat een veelvoorkomend probleem is bij traditionele elektrolyten.
Het onderzoek maakte ook gebruik van “moleculaire dynamica” om theoretische modellen van de structuren van vloeibare elektrolyten bij verschillende concentraties te creëren. Dit stelde wetenschappers in staat om de veranderingen in de micro-omgeving binnen het batterijsysteem te begrijpen en te ontdekken hoe elektrolyten de kinetiek aan de fasegrens en de batterijprestaties beïnvloeden. De combinatie van experimenteel onderzoek en computationele analyse benadrukt het belang van dit onderzoek voor de ontwikkeling van batterijtechnologie, met name in praktische toepassingen zoals elektrische voertuigen.
Het verbeteren van de oplaadcapaciteit van de batterij en het vergroten van het bereik heeft directe invloed op de praktische bruikbaarheid en aantrekkelijkheid van elektrische voertuigen voor een breder gebruikerspubliek. Als deze verbeteringen zorgen voor meer gemak voor mensen, kan dit de algehele acceptatie van deze technologie verder versnellen. Op de lange termijn kunnen dergelijke technologische ontwikkelingen een cruciale rol spelen in het verminderen van kooldioxide-uitstoot en het tegengaan van klimaatverandering, wat een diepgaande impact heeft op het leven van mensen en de gezondheid van onze planeet.
Kortom, wetenschappers hebben onderzoek gedaan naar de effecten van polariteit in lithium-ion cellen en methoden gepresenteerd voor verbetering door het gebruik van elektrolyten met hoge concentraties. Deze studies bieden waardevolle inzichten in toekomstige elektrolyten die het snel opladen van lithium-ion batterijen mogelijk kunnen maken en het gebruik ervan in toekomstige toepassingen kunnen bevorderen!
Bron: Universiteit Chung-Ang
Veelgestelde Vragen (FAQ)
1. Wat zijn de belangrijkste obstakels met betrekking tot snel opladen van lithium-ion batterijen in elektrische voertuigen?
Het belangrijkste obstakel is het bereiken van snel opladen zonder in te leveren op energiedichtheid. Andere factoren zoals bereik en laadtijd zijn ook belangrijk voor het gemak en de acceptatie van elektrische voertuigen door consumenten.
2. Welke innovaties werden gepresenteerd door wetenschappers van de Universiteit Chung-Ang?
De wetenschappers presenteerden een innovatieve oplossing door gebruik te maken van elektrolyten met een lage activeringsenergie, zoals dimethylcarbonaat, ethylmethylcarbonaat en diethylcarbonaat. Dit verbeterde de kinetiek en stabiliteit van de batterijen onder snellaadomstandigheden.
3. Welke voordelen brengt het gebruik van de nieuwe elektrolyten met zich mee?
Het gebruik van elektrolyten met een lage activeringsenergie maakt een verhoogd snellaadvermogen van lithium-ion batterijen mogelijk. Het onderzoek toonde aan dat een 1,2 Ah zakbatterij over 200 oplaadcycli drie keer meer capaciteit behield. De nieuwe elektrolyten voorkomen ook celzwelling.
4. Welke onderzoeksmethoden werden gebruikt in het onderzoek?
Het onderzoek maakte gebruik van “moleculaire dynamica” om theoretische modellen van de structuren van vloeibare elektrolyten bij verschillende concentraties te maken. Dit stelde wetenschappers in staat om de veranderingen in het batterijsysteem te begrijpen en de invloed van elektrolyten op kinetiek aan de fasegrens en batterijprestaties te onderzoeken.
5. Wat zijn de mogelijke gevolgen van vooruitgang op het gebied van snel opladen van lithium-ion batterijen?
Het verbeteren van de oplaadcapaciteit van de batterij en het vergroten van het bereik heeft directe invloed op de praktische bruikbaarheid en aantrekkelijkheid van elektrische voertuigen voor een breder gebruikerspubliek. Een verschuiving naar sneller opladen en een groter bereik kan de algehele acceptatie van elektrische auto’s versnellen en bijdragen aan het verminderen van kooldioxide-uitstoot en het tegengaan van klimaatverandering.
6. Wat zijn de toekomstperspectieven van het gebruik van elektrolyten met een lage activeringsenergie?
Deze studies bieden waardevolle informatie over toekomstige elektrolyten die het snel opladen van lithium-ion batterijen mogelijk kunnen maken en het gebruik ervan in toekomstige toepassingen kunnen bevorderen.
7. Wat zijn de mogelijke maatschappelijke voordelen van deze technologische ontwikkelingen?
Technologische ontwikkelingen op het gebied van snelladen van lithium-ion batterijen kunnen een cruciale rol spelen in het verminderen van kooldioxide-uitstoot en het tegengaan van klimaatverandering. Dit is een belangrijke stap naar het creëren van een duurzamere omgeving en heeft invloed op de menselijke gezondheid en onze planeet.
Suggesties voor gerelateerde links:
– Opslag Energie – informatie over energieopslag
– Elektroda.pl – forum over batterijen voor elektrische voertuigen
The source of the article is from the blog dk1250.com