Pramonės naujienos

Didelės energijos ličio jonų baterijų su anglies užpildu tobulinimas

2021-07-22


Stori elektrodai su vienos sienelės anglies nanovamzdeliais (SWCNT), skirti keičiamo dydžio energijos kaupimo sistemoms. Kreditas: Zhengyu Ju ir Guihua Yu

 

Ličio jonų akumuliatoriai yra pagrindinis įkraunamo energijos šaltinis daugeliui nešiojamųjų prietaisų, taip pat elektromobilių, tačiau jų naudojimas yra ribotas, nes jie nesuteikia didelės galios, tuo pat metu leidžia sugrąžinti energiją. „Applied Physics Reviews“ paskelbtame tyrime siekiama pasiūlyti sprendimą, parodant, kaip laidžių užpildų įtraukimas pagerina akumuliatoriaus veikimą.

 

Optimali akumuliatoriaus konstrukcija apima storąelektrodasstruktūros. Tai sustiprinaenergijos tankis, but the design suffers from poor lithium-ion transport, a key step in the functioning of these elektrodass. Various improvement techniques have been tried, including building vertically aligned channels or creating pores of the proper size to facilitate transport of the lithium ions.

 

Kitas metodas apima užpildų, pagamintų iš anglies, naudojančių elektrą, naudojimą. Šiame tyrime buvo nagrinėjami trys užpildų tipai: vienos sienos anglies nanovamzdeliai (SWCNT), grafeno nanodalelės ir medžiaga, žinoma kaip Super P-anglies juodųjų dalelių rūšis, susidaranti oksiduojant naftos pirmtakus. „Super P“ yra dažniausiai naudojamas laidus užpildasličio jonų baterijos.

 

The fillers were added to a type of elektrodas material known as NCM that contains nickel, cobalt, and manganese. The investigators examined the resulting composites with scanning electron microscopy. The Super P and NCM particles were found to be arranged in a point-to-point contact mode.

 

Tačiau SWCNT buvo apvynioti aplink NCM daleles, sudarydami laidžią dangą. Be to, tarp NCM dalelių buvo pastebėti tarpusavyje sujungtų SWCNT tinklai. Thegrafeno nanodalelės were also wrapped around the NCM elektrodas particles but not as uniformly as the SWCNTs were.

 

The SWCNTs were found to be the best conductive filler for NCM elektrodass.

 

„Išmatuotas laidumas atitinka perkoliacijos teoriją ... Kai į izoliacinę matricą pridedamas elektrai laidus užpildas, žymiai padidės laidumas, kai susidarys pirmasis laidus kelias per kompozitą“, - sakė vienas iš autorių Guihua Yu. .

 

Since percolation requires a complete pathway through the filler, a sufficient amount of conductive filler is needed. Therefore, the investigators considered various amounts of filler and found that combining NCM elektrodass with as little as 0.16% by weight of SWCNT produced good electrical conductivity. Higher amounts of Super P and graphene were required to achieve these same results.

 

Tyrinėdami gautus kompozitus, tyrėjai naudojo keletą spektroskopinių metodų, įskaitant Ramano ir rentgeno spindulių absorbcijos spektroskopiją.

 

"This is a collaborative effort from the Center for Mesoscale Transport Properties, an Energy Frontier Research Center supported by the U.S. Department of Energy Basic Energy Sciences program. Our findings suggest that the integration of SWCNTs into the NCM elektrodas facilitate ion and charge transfer. This will lead to higher electrochemical utilization, especially at high rates of discharge," Yu said.