Zespół ze stanowiska Argonne pracujący nad materiałami do baterii stałowymiennej zrobił niespodziewany krok w bok, by zbadać małe zwarcia zwane miękkimi zwarciakami. Ich spostrzeżenia będą miały korzyści dla badaczy baterii na całym świecie.
Badacze z Laboratorium Narodowego Departamentu Energii (DOE) w Argonne przedstawili nowe ważne światło na wczesne objawy uszkodzenia baterii. Ich badania, które ukazały się w czasopiśmie Joule i dotyczą warunku znanej jako miękkie zwarcięcie, zapewniają społeczności badawczej wartościową wiedzę oraz metody projektowania lepszych baterii do samochodów elektrycznych (EV).
Badania zespołu z Argonne skupiły się na bateriach stałowymienne z anodami (elektrodami ujemnymi) wykonanymi z metalu litowego. Wielu uważa takie urządzenia za „święty gral” technologii akumulatorowej. Dlaczego? Ponieważ metal litowy może przechowywać dużą ilość energii w niewielkiej przestrzeni. Oznacza to, że może umożliwić znacznie większy zasięg jazdy elektrycznego samochodu niż tradycyjne akumulatory litowo-jonowe z anodami wykonanymi z grafitu.
Jednak metal litowy stwarza problemy w eksploatacji, ponieważ może być silnie reaktywny z elektrolitami ciekłymi w tradycyjnych bateriach. Elektrolity to materiały, które przenoszą naładowane cząsteczki, znane jako jony, między dwoma elektrodami baterii, zamieniając przechowywaną energię w energię elektryczną.
W prawidłowo działającej baterii jony przepływają z anody przez elektrolit do katody (elektroda dodatnia). Jednocześnie elektrony płyną z anody do urządzenia zewnętrznego – takiego jak telefon lub silnik EV – a następnie wracają do katody. Przepływ elektronów zasila urządzenie. Podczas ładowania tych przepływów zostaje odwrócone.
Zastosowanie metalu litowego może zakłócić ten proces. Podczas ładowania, mogą rosnąć filamenty litowe z anody i przenikać do elektrolitu. Jeśli te przyrosty staną się wystarczająco duże i rozciągną się aż do katody, stworzą one stały „przewód” między elektrodami. W końcu, wszystkie elektrony w baterii będą płynąć przez ten przewód z jednej elektrody do drugiej, nie wychodząc z baterii, aby zasilać urządzenie. Ten proces zatrzymuje również przepływ jonów między elektrodami.
„To jest nazywane wewnętrznym zwarciem” – powiedział Michael Counihan, naukowiec w Argonne i główny badacz w zespole. „Bateria jest uszkodzona, a elektrony już nie zasilają twojego urządzenia.”
Umieszczenie anod metalu litowego w bateriach stałowymie składa się z elektrolitów ciekłych i stałych – potencjalnie może zmniejszyć problemy związanie z filamentami, jednocześnie zachowując korzyści wynikające z użycia litu.
FAQ – Baterie stałowymienne i miękkie zwarciak
1. Czym są baterie stałowymienne?
Baterie stałowymienne to technologia akumulatorowa, w której anody (elektrody ujemne) są wykonane z metalu litowego. Metal litowy posiada dużą pojemność energetyczną, co umożliwia większy zasięg jazdy elektrycznego samochodu.
2. Co to jest miękkie zwarcięcie?
Miękkie zwarcięcie to warunek, w którym filamenty litowe z anody przenikają do elektrolitu w baterii. Jeśli filamenty te rozciągną się i utworzą stały „przewód” między elektrodami, zatrzymuje to przepływ jonów i elektronów, prowadząc do uszkodzenia baterii i braku zasilania urządzenia.
3. Jak badanie zespołu z Argonne wpływa na rozwój baterii?
Badanie zespołu z Argonne dostarcza wiedzy i metody projektowania lepszych baterii stałowymiennych, które minimalizują problemy z miękkim zwarciem. To może przyspieszyć rozwój technologii baterii dla samochodów elektrycznych.
4. Jakie są korzyści i problemy związane z użyciem metalu litowego w bateriach stałowymiennych?
Metal litowy ma dużą pojemność energetyczną, co umożliwia większy zasięg jazdy elektrycznego samochodu. Jednak jest reaktywny z elektrolitami ciekłymi, co może prowadzić do wystąpienia miękkiego zwarcięcia i uszkodzenia baterii.
5. Jakie są elektrolity w bateriach?
Elektrolity to materiały przenoszące naładowane cząsteczki, znane jako jony, między dwoma elektrodami baterii, zamieniając przechowywaną energię w energię elektryczną.
Related Links:
1. National Laboratory Argonne
2. Department of Energy
3. Joule Journal
The source of the article is from the blog j6simracing.com.br