| 0 |
|
Команда з Cornell Engineering створила літієвий акумулятор з індієвим анодом LiIn, який не утворює дендритів, що здатні спричинити коротке замикання та загоряння під час швидкого заряджання до повної місткості за п'ять хвилин.
Для цього використовувалася концепція хімічної інженерії, звана "числом Дамкелера". По суті, це показник швидкості протікання хімічних реакцій проти швидкості транспортування речовини до місця реакції.
Виявлення матеріалів для електродів акумуляторів з властивими їм швидкими швидкостями твердотілого перенесення і, отже, низькими числами Дамкелера, допомогло дослідникам визначити індій як винятково перспективний матеріал для акумуляторів, що швидко заряджаються. Індій - м'який метал, який в основному використовується для виготовлення покриттів з оксиду індію-олова для сенсорних дисплеїв і сонячних батарей. Він також використовується як заміна свинцю в низькотемпературних припоях.
Дослідження показало, що індій має дві найважливіші характеристики як анод акумулятора: надзвичайно низький міграційний енергетичний бар'єр, що визначає швидкість дифузії іонів у твердому стані, та скромну щільність обмінного струму, яка пов'язана зі швидкістю відновлення іонів в аноді. Поєднання швидкої дифузії та повільної кінетики поверхневих реакцій необхідне для швидкого заряджання і тривалого зберігання.
Після швидкого заряджання батареї дослідники помітили, що на індієвому аноді відбувається плавне електроосадження літію. LiIn-аноди в парі з різними інтеркаляційними катодами, такими як LFP (LiFePO4) і NMC, демонструють здатність до швидкого заряджання в різних розчинниках електроліту.
"Нашою метою було створити електродні батареї, які заряджаються і розряджаються так, щоб відповідати повсякденній рутині", - каже дослідник Шуо Джин (Shuo Jin). "З практичної точки зору, ми хочемо, щоб наші електронні пристрої швидко заряджалися і працювали протягом тривалого часу. Щоб домогтися цього, ми виявили унікальний матеріал індієвого анода, який можна ефективно використовувати в парі з різними матеріалами катода для створення батареї, яка швидко заряджається і повільно розряджається".
Однак це не означає, що індієві аноди ідеальні або навіть практичні.
"Не дивлячись на те, що цей результат дуже цікавий, оскільки дає нам змогу дізнатися, як отримати батареї, що швидко заряджаються, індій дуже важкий", - каже Лінден Арчер, професор інженерних наук і декан Корнелльського інженерного факультету.
"У цьому криється можливість для обчислювального хімічного моделювання, можливо, з використанням генеративних інструментів штучного інтелекту, щоб дізнатися, які інші легкі хімічні матеріали можуть досягти таких самих за своєю суттю низьких чисел Дамкелера. Наприклад, чи існують сплави металів, які ми ще не вивчали і які мають бажані характеристики? Саме в цьому і полягає моє задоволення - у тому, що існує загальний принцип, який дає змогу будь-кому розробити кращий анод для батареї, що забезпечує вищу швидкість заряду, ніж сучасна технологія".
Дослідники з Карнегі-Меллона та Арагонської національної лабораторії США вже використовували генеративний штучний інтелект, щоб значно звузити коло відповідних матеріалів для елементів батарей.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
