Можно ли продлить срок службы литий-ионного аккумулятора, добавив водородный элемент?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Lieferant von tragbaren Kraftwerken

Исследователи Национальной лаборатории имени Раунса Рифо Мура (LLNL) обнаружили, что емкость аккумулятора можно значительно повысить, если в электроды литий-ионного аккумулятора добавить водородный элемент, что увеличит время работы и ускорит операции по передаче электроэнергии. Литий-ионный аккумулятор относится к типу перезаряжаемых аккумуляторов, в котором ион лития перемещается из аккумулятора на положительный электрод во время разряда, а ион лития с положительного электрода перемещается обратно на отрицательный электрод во время заряда. Литий-ионный аккумулятор относится к типу перезаряжаемых аккумуляторов, в котором ион лития перемещается из аккумулятора на положительный электрод во время разряда, а ион лития с положительного электрода перемещается обратно на отрицательный электрод во время заряда.

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд ключевых характеристик: напряжение и плотность энергии. Эффективность этих характеристик в конечном итоге определяется сочетанием ионов лития и материалов электродов. В структуре электрода незначительные изменения в химии и форме могут существенно повлиять на прочность связей ионов лития. С помощью экспериментов и расчетов исследователи из Ливерморской национальной лаборатории обнаружили, что в литий-ионном аккумуляторе обработанный водородом графеновый пеноэлектрод демонстрирует более высокую емкость и более быструю пропускную способность.

«Эти результаты дают качественный анализ, который помогает разрабатывать высокомощные электроды на основе графенового материала», — сказал ученый-материаловед LLNL Моррисванг. Он также является одним из авторов статьи, опубликованной в журнале Natural Science Report (NatureScientificReports Journal). Галленовые материалы используются в коммерческих целях в элементах хранения энергии, включая литий-ионные аккумуляторы и суперконденсаторы, что серьезно влияет на возможность производства этого материала с более низкой себестоимостью.

Обычно используемый метод химического синтеза в конечном итоге оставляет большое количество атомов водорода, что затрудняет определение влияния на электрохимические характеристики графена. Эксперименты, проведенные в Ливерморской лаборатории, показали, что водородный элемент намеренно улучшает базовую температурную обработку графена с высоким содержанием зерен, что фактически может повысить его емкость. После устранения дефектов водородного элемента и дефектов графена открываются более мелкие поры, что может способствовать более легкому проникновению ионов лития, тем самым улучшая скорость передачи.

Более цикличную емкость можно обеспечить с помощью литий-ионного аккумулятора, прикрепленного к новому краю (скорее всего, он будет прикреплен к водородному элементу). «Улучшение характеристик электрода является важным прорывом, который может открыть новые возможности для его применения в реальном мире», — сказал научный сотрудник, получивший докторскую степень в Ливерморской лаборатории материаловедения и являющийся важным автором исследовательских работ. Чтобы применить гидрирование и дефекты гидрирования для сохранения литий-ионных свойств графена, исследователи применили различные условия термической обработки, которым подвергается связывающий водородный элемент, сосредоточившись на электрохимических свойствах его трехмерной графеновой нанопены (GNF).

Состоит из дефектного графена. Исследователи используют 3D-графитовую нанопену, поскольку она имеет множество потенциальных применений, включая хранение водорода, катализ, фильтрацию, изоляцию, поглощение энергии, опреснение емкости, суперконденсаторы и литий-ионные аккумуляторы и т. д. Характеристики неадгезивного клея на основе графеновой 3D-пены не могут быть более сложными, поскольку добавка более сложная, и поэтому может использоваться в качестве идеального выбора для исследования механизмов.

«Мы обнаружили, что после обработки водородным элементом, вспененный графитовый электрод с масляной основой демонстрирует значительный прогресс. Благодаря сочетанию этого эксперимента мы сможем отслеживать тонкие взаимодействия и прогресс между дефектами и растворами водорода. «В ответ на результаты некоторых небольших изменений в химии и морфологии графена можно добиться удивительно значительных эффектов в производительности», — говорит еще один автор этого исследования, Брэндонвуд, исследователь из LLNL.

Согласно данному исследованию, контролируемая обработка водородным элементом может также использоваться в других анодных материалах на основе графена для достижения оптимизированной передачи литий-ионов и применения в качестве перерабатываемых накопителей.