Прорыв литиевой батареи: 70% заряда за 2 минуты

Литиевая батарея - это знакомый электронный продукт, который широко используется в мобильных телефонах, ноутбуках и электромобилях. Однако репутация литиевых батарей также страдает от хронических заболеваний, таких как длительное время зарядки и короткий срок службы. Исследовательская группа Сингапурского технологического университета разработала новый тип быстрой зарядки аккумулятора, который может заряжаться на 70% за две минуты и имеет срок службы 20 лет, что в 10 раз превышает текущий срок службы аккумулятора.

Литиевые батареи состоят в основном из положительных материалов (таких как литий-кобальтовый кислород), электролитов и отрицательных материалов (таких как графит). При каждой зарядке ионы лития удаляются из литий-кобальт-кислородной решетки катодного материала и внедряются в слоистый графит после электролита; При разряде ионы лития удаляются из решетки слоистого графита и внедряются в кислород кобальта лития после прохождения через электролит. В процессе зарядки и разрядки аккумуляторов ионы лития перемещаются между положительным и отрицательным полюсами, поэтому литиевые аккумуляторы также ярко называют «аккумуляторами кресел-качалок». В последние годы ученые добились больших успехов в разработке новых литиевых батарей, особенно литий-серных, литиево-кислородных и нанокремниевых батарей большой емкости. Однако из-за сложного процесса синтеза, высокой стоимости и короткого срока службы многие достижения не нашли широкого применения.

Обычные литий-ионные батареи не могут быть быстро заряжены, в основном из-за безопасных характеристик графитовых электродов, а когда батарея работает, на поверхности электрода образуется слой твердой пленки электролита, блокирующий «следы» ионов лития. что, в свою очередь, замедляет перенос ионов лития. скорость. Нововведение недавно изобретенной литиевой батареи состоит в том, что в ней в качестве электрода батареи используется сверхдлинный гель нанотрубок из диоксида титана вместо традиционного графитового материала. Новый материал не образует электролитической мембраны, и ионы лития могут быстро внедряться для достижения эффекта быстрой зарядки. В то же время, благодаря особой структуре одномерного нанометрового геля диоксида титана, в новой батарее произошел прорыв в сроке службы, а количество циклов может достигать десятков тысяч. При условии одной зарядки в день его можно использовать более 20 лет. Кроме того, сырье из диоксида титана (широко известного как диоксид титана), используемое в этом исследовании, дешево и легко обрабатывается, а аккумулятор имеет хорошую воспроизводимость и надежность. Он может легко подключаться к существующим процессам, а перспективы его промышленного применения очень радужны.

Литиевые батареи появились в 1970-х годах. В 1991 году Sony выпустила свою первую коммерческую литиевую батарею и с тех пор произвела революцию в бытовой электронике. Литий-ионные батареи получили широкое распространение, но их долговечность и срок службы не были полностью нарушены, что также ограничивало быстрое развитие электромобилей и других отраслей промышленности. Этот новый технологический прорыв окажет большое влияние на многие области. В области мобильных устройств новые батареи могут избежать «принудительного уничтожения» некоторых электронных устройств; Индустрия электромобилей также сильно выиграет, не только за счет сокращения времени зарядки с нескольких часов до нескольких минут, но и за счет устранения необходимости частой замены дорогих аккумуляторов (которые стоят около 10 000 долларов США), что принесет пользу дальнейшей популярности. электромобилей.

Однако узким местом в нынешней разработке литиевых батарей является то, что если вы хотите увеличить емкость, вы должны пожертвовать скоростью зарядки и сроком службы, а также трудно увеличить скорость зарядки для поддержания более высокой емкости. В будущем модернизация батарей должна улучшить показатели безопасности, с одной стороны, например, изучение твердых полутвердых электролитов. С другой стороны, необходимо ускорить разработку катодных материалов большой емкости, чтобы добиться прорыва в плотности энергии литиевых батарей. Короче говоря, положительные и отрицательные полюса батарей и электролитные материалы должны разрабатываться согласованно, чтобы они могли добиться большего прогресса с точки зрения формы и емкости.

Страница содержит содержимое машинного перевода.