Учени разработиха нова технология за бързо зареждащи се батерии

ЕлектроенергетикаИновацииСп. Енерджи ревю - брой 5, 2017

Учени разработиха нова технология за бързо зареждащи се батерии

Екип от инженери, ръководен от 94-годишния Джон Гудинаф, преподавател в школата за инженерни науки Кокръл към Тексаския университет в Остин и съизобретател на литиево-йонната батерия, е разработил първите акумулаторни клетки в изцяло твърдо състояние.

Това би могло да постави основата на технология за по-безопасни, по-бързо зареждащи се и по-дълготрайни акумулаторни батерии за преносими мобилни устройства, електромобили и стационарни системи за съхранение на енергия.

Последното революционно откритие на Гудинаф в резултат на проучване, проведено съвместно с отдавнашния му партньор в изследователската дейност Мария Хелена Брага, представлява батерия в изцяло твърдо състояние с достъпна цена, която е незапалима, има дълъг експлоатационен живот (с голям брой цикли), а също така висока енергийна плътност и предлага възможност за бързо зареждане и разреждане.

“Разходите, безопасността, енергийната плътност, скоростта на зареждане и разреждане и жизненият цикъл са от решаващо значение за широкото приложение на електромобилите. Вярваме, че нашето откритие решава много от проблемите, които са присъщи на днешните батерии”, коментира Гудинаф.

Изследователите твърдят, че новите им акумулаторни клетки имат поне три пъти по-голяма енергийна плътност от днешните литиево-йонни батерии. Енергийната плътност на акумулаторната клетка е показател, определящ средния пробег на електрическото превозно средство - съответно, по-голяма енергийна плътност означава, че колата може да измине по-големи разстояния между отделните зареждания.

Създадените в Тексаския университет батерии също така имат по-голям брой цикли на зареждане и разреждане, което осигурява по-дълъг живот на батерията, както и много по-бърз заряд (за минути, а не за часове).

Съвременните литиево-йонни батерии използват течни електролити за транспортиране на литиевите йони между анода и катода. Ако една акумулаторна клетка се зарежда твърде бързо, това може да доведе до късо съединение, в резултат на което може да възникнат експлозии и пожари.

Затова вместо течни, изследователите са използвали стъклени електролити, които позволяват използването на анод от алкален метал (литий, натрий или калий), което не е възможно при обикновените батерии. Това увеличава енергийната плътност на катода и осигурява дълъг живот на батерията.

При проведените експерименти клетките на изследователите са показали капацитет за повече от 1200 цикъла с ниско клетъчно съпротивление. Освен това, тъй като твърдите стъклени електролити могат да работят, т. е. да имат висока проводимост, дори при -20°C, този тип батерии могат да се използват ефективно в колите и при отрицателни температури.

Брага стартира разработването твърди стъклени електролити със свои колеги, докато е в университета в Порто в Португалия. Преди около две години тя започва да си сътрудничи с Гудинаф и изследователя Андрю Мърчисън в Тексаския университет в Остин.

Брага казва, че Гудинаф е допринесъл за разбирането на състава и свойствата на твърдите стъклени електролити, което е довело до разработването на обновена тяхна версия, която сега е патентована от отдела за технологична комерсиализация на Тексаския университет.

Сред предимствата на новия тип електролити е това, че те значително опростяват производството на акумулаторни клетки, както и че в процеса могат да бъдат използвани екологосъобразни материали.

“Използването на стъклени електролити позволява литият да бъде заменен с далеч по-евтиния натрий, който може да бъде извлечен от морска вода”, казва Брага. Гудинаф и Брага продължават с изследователската работа, свързана с техния нов тип акумулатори и разработват няколко патента.

В краткосрочен план те се надяват да започнат съвместна работа с производителите на акумулаторни батерии, за да разработят и тестват новите си материали в реални условия в електрически автомобили и устройства за съхранение на енергия.


Top