חומר קתודה שונה כדי למנוע אובדן קיבולת בסוללות ליתיום יון | אלקטרוניקה בשבילך

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


סוללות ליתיום-יון (ליתיון) נמצאות כמעט בכל מקום, אך יש להן בעיות רבות הקשורות לבטיחות וביצועים. חוקרים ברחבי העולם מנסים להתמודד עם סוגיות אלה. אחת הבעיות העיקריות בסוללות ליתיום היא שבכל פעם שמותקנת סוללת ליתיום-יון בהתקן, עד כחמישית מכושר האנרגיה שלה הולך לאיבוד לפני שניתן לטעון את המכשיר בפעם הראשונה.

הסיבה לכך היא זיהומים הנוצרים בקתודה העשירה בניקל – הצד החיובי (+) של הסוללה שדרכה מוזרמת האנרגיה המאוחסנת שלה. ובעיה זו נכונה בין אם הסוללה מותקנת במחשב נייד, מצלמה, שעון יד או אפילו ברכב חשמלי חדש.

חוקרים מאוניברסיטת מדינת ניו יורק בבינגהמטון (SUNY בינגהמטון), משרד האנרגיה (DOE) ברוקהאבן (BNL) ומעבדות לאומיות של Oak Ridge (ORNL) חברו יחד כדי להתגבר על אתגר זה של אובדן כושר. הם השתמשו בצילומי רנטגן ובנייטרונים כדי לבדוק האם טיפול בחומר קתודה מוביל (חומר ניקל-מנגן-קובלט שכבתי בשם NMC 811) עם תחמוצת ניוביום נטולת ליתיום יוביל לסוללה ארוכה יותר.

"בדקנו את NMC 811 על חומר קתודה תחמוצתית שכבתית לאחר ניבוי תחמוצת הניוביום ללא ליתיום תיצור ציפוי תחמוצת ליתיום ניוביום על פני השטח שיוליך יוני ליתיום ויאפשר להם לחדור לחומר הקתודה," אמר ויטינגהם, כעת פרופסור מכובד SUNY ומנהל המרכז הצפוני-מזרחי לאחסון אנרגיה כימית (NECCES), מרכז מחקר גבול האנרגיה של DOE בראשות סוני בינגהמטון.

סוללות ליתיום-יון עשויות משכבות מתחלפות של חומרי ליתיום ועשירי ניקל שכן ניקל זול יחסית ומספק צפיפות אנרגיה גבוהה. אך הוא אינו יציב ולכן מגיב בקלות עם אלמנטים אחרים ומשאיר את משטח הקתודה מכוסה בזיהומים לא רצויים המפחיתים את קיבולת האחסון של הסוללה.

החוקרים מייצרים ניקל המותאם לניוביום לאחר בדיקות שונות עם מתכות שונות. החוקרים אימתו זאת בניסוי. הם מצאו כי זה הראה ירידה באובדן קיבולת במחזור הראשון ושימור יכולת משופר לטווח ארוך של יותר מ 93 אחוזים לעומת 250 מחזורי פריקה מטען.

"השיפורים שנצפו בביצועים האלקטרוכימיים וביציבות המבנית הופכים את NMC 811 המותאם לניוביום למועמד כחומר קתודיות לשימוש ביישומי צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, כגון כלי רכב חשמליים", אמר ויטינגהם. "שילוב של ציפוי ניוביום עם החלפת אטומי ניוביום באטומי מנגן עשוי להיות דרך טובה יותר להגדיל הן את הקיבולת הראשונית והן את שמירת הקיבולת לטווח הארוך. ניתן לשנות את השינויים הללו בקלות באמצעות תהליכי הייצור הרב-שלביים הנוכחיים של חומרי NMC. "






קישור לכתבת המקור – 2021-07-28 14:21:05

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר