Главная > Новости > Аналитика рынка > Новое биоинспирированное решение проблемы деградации литий-ионных аккумуляторов

Новое биоинспирированное решение проблемы деградации аккумуляторов

В рамках усилий по борьбе с деградацией литий-ионных аккумуляторов ученые из Китая попытались подражать естественным защитным механизмам, выработанным многими организмами для снижения окислительных реакций и связанных с ними повреждений. Используя добавку, которая «убирает» реактивные частицы до того, как они могут способствовать деградации, группа смогла продемонстрировать значительно более низкий уровень разложения электролита в работающей батарее.

Литий-ионные аккумуляторы должны сыграть ключевую роль в нескольких областях энергетического перехода. И хотя они уже делают это, и прогресс идет быстрыми темпами, технология по-прежнему сталкивается с целым рядом проблем, которые необходимо преодолеть. Не в последнюю очередь это увеличение срока службы батарей, чтобы он соответствовал ожиданиям в отношении транспортных средств, энергетической инфраструктуры и других устройств, которые они будут питать.

АКБ с литий-ионным химическим составом подвержены нескольким механизмам деградации, которые могут привести к потере емкости с течением времени. Во многих случаях они связаны с воздействием кислорода, в результате чего компоненты батареи окисляются и снижают способность к необходимым химическим реакциям, которые обеспечивают накопление энергии. Для уменьшения окисления во время циклической работы аккумулятора применялись различные стратегии, связанные с разработкой интерфейсов и другие стратегии, но в большинстве случаев они лишь замедляли неизбежное.

Группа ученых под руководством Циндаоского института биоэнергетики и технологии биопроцессов (QIBEBT) в Китае отметила, что реакции окисления происходят во многих местах, помимо батарей, и, учитывая обилие и реакционную способность кислорода, такие реакции являются одним из наиболее распространенных типов химической деградации на планете. Во многих случаях организмы естественным образом разработали процессы, ограничивающие окисление и связанные с ним процессы деградации и старения. Поэтому мы подумали: «Почему бы просто не попытаться повторить то, что уже делает природа, и поместить это в батарею?» — сказал исследователь QIBEBT Куи Гуанлей.

Вдохновленные природой

Группа разработала добавку, известную как фотостабилизатор, которая, как они показали, может «отбрасывать» частицы кислорода, которые в противном случае способствовали бы деградации. С помощью расчетов и экспериментов они показали, что такая добавка может обеспечить улучшенные электрохимические характеристики в батареях, а также работать при повышенных температурах.

«Эта биоинспирированная стратегия удаления реактивного кислорода и свободных радикалов предвещает новую парадигму для манипулирования химическим составом межфазной фазы катода/электролита в различных перезаряжаемых батареях со слоистыми катодами на основе оксидов переходных металлов», — сказал Куи.

Группа заявляет, что теперь планирует изучить коммерциализацию своего подхода в высоковольтных литий-ионных батареях на основе слоистых оксидных катодов, чтобы создать «следующее поколение устройств хранения энергии за пределами традиционной литий-ионной технологии».

Сделать заявку