Разработана высокопроизводительная твердотельная натриево-ионная батарея
Твердотельные натриево-ионные аккумуляторы намного безопаснее, чем обычные литий-ионные аккумуляторы, которые представляют опасность пожара и взрыва, но их характеристики были слишком слабыми, чтобы компенсировать преимущества безопасности. Исследователи в пятницу сообщили о разработке органического катода, который значительно улучшает как стабильность, так и плотность энергии.
Повышение производительности, о котором сообщается в журнале Joule , связано с двумя ключевыми выводами:
Резистивный интерфейс между электролитом и катодом, который обычно образуется во время цикла, может быть обращен вспять, продлевая срок службы цикла, и
Гибкость органического катода позволила ему поддерживать тесный контакт на границе с твердым электролитом, даже когда катод расширялся и сжимался во время циклирования.
Ян Яо, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете Хьюстона и соответствующий автор статьи, сказал, что органический катод, известный как ПТО, для пирена-4,5,9,10-тетраона, обладает уникальными преимуществами по сравнению с предыдущими неорганическими соединениями. катоды. Но он сказал, что основополагающие принципы одинаково важны.
«Мы впервые обнаружили, что резистивный интерфейс, который образуется между катодом и электролитом, можно изменить», — сказал Яо. «Это может способствовать стабильности и увеличению продолжительности цикла». Яо также является главным исследователем в Техасском центре сверхпроводимости в UH. Его исследовательская группа специализируется на экологически чистых и экологически чистых органических материалах для производства и хранения энергии .
Янлян «Леонард» Лян, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Университета штата Огайо, сказал, что обратимость интерфейса является ключевым фактором, позволяющим твердотельной батарее достичь более высокой плотности энергии без ущерба для срока службы цикла. Обычно способность твердотельной батареи накапливать энергию прекращается, когда образуется резистивный катод-электролит; Обращение этого сопротивления позволяет плотности энергии оставаться высокой во время езды на велосипеде, сказал он.
Литий-ионные аккумуляторы с их жидкими электролитами способны накапливать относительно большое количество энергии и обычно используются для питания инструментов современной жизни, от сотовых телефонов до слуховых аппаратов. Но риск пожара и взрыва усилил интерес к другим типам батарей, а твердотельная ионно-ионная батарея обещает повышение безопасности при более низких затратах.
Xiaowei Chi, постдокторский исследователь в группе Яо, сказал, что ключевой задачей было найти твердый электролит, который будет столь же проводящим, как жидкие электролиты, используемые в литий-ионных батареях. Теперь, когда доступны достаточно проводящие твердые электролиты, остальной проблемой стали твердые поверхности раздела.
Одна проблема, поднятая твердым электролитом : электролит изо всех сил пытается поддерживать тесный контакт с традиционным жестким катодом, так как последний расширяется и сжимается во время работы батареи. Фан Хао, доктор философии студент, работающий в группе Яо, сказал, что органический катод является более гибким и, таким образом, способен оставаться в контакте с интерфейсом , улучшая циклический срок службы. Исследователи сказали, что контакт оставался устойчивым, по крайней мере, 200 циклов.
«Если у вас есть надежный контакт между электродом и электролитом , у вас будет отличный шанс создать высокопроизводительную твердотельную батарею», — сказал Хао.
