Zakaj baterije električnih vozil pokajo hitreje, kot smo mislili?

Japonska naj bi prodajo avtomobilov na fosilna goriva prepovedala do leta 2030.
Japonska naj bi prodajo avtomobilov na fosilna goriva prepovedala do leta 2030.

Dolgo časa je veljalo prepričanje, da bodo monokristalne katode rešile težave z vzdržljivostjo baterij, saj nimajo notranjih stikov (meja med zrni), kjer se običajno začnejo razpoke. Toda nova študija, objavljena v reviji Nature Nanotechnology, razkriva, da lahko nekateri monokristali začnejo pokati od znotraj že po približno 100 ciklih polnjenja in praznjenja.

Zakaj nikelj ni dovolj? Večina proizvajalcev električnih vozil stavi na katode z visoko vsebnostjo niklja, saj ta omogoča večjo gostoto energije in daljši doseg. Težava nastane pri visokih napetostih, ko odstranjevanje litija oslabi kisikove vezi v strukturi. Ko nastanejo razpoke, vanje prodre tekoči elektrolit, kar sproži neželene kemične reakcije. Te reakcije ne le zmanjšujejo kapaciteto, temveč povečujejo segrevanje in s tem tveganje za požar.

Raziskovalna ekipa pod vodstvom dr. Jing Wanga je celo ugotovila, da težava ni v šivih, temveč v nerakomernem gibanju litijevih ionov. Znotraj posameznega kristalnega delca nekateri predeli absorbirajo litij hitreje kot drugi. To ustvarja neskladja v kristalni rešetki:

– Površina delca se hitro spreminja, medtem ko jedro zaostaja.
– Ko raztezanje ali krčenje preseže elastično mejo materiala, kristal poči.
– Hitro polnjenje te tveganja še poveča, saj prisili litij v še hitrejše in manj enakomerno gibanje.

Čeprav se industrija trudi zmanjšati uporabo dragega kobalta, so testi pokazali, da majhna količina tega elementa v monokristalih dejansko pomaga. Kobalt namreč “pogladi” pretok litija in zmanjša nastajanje območij z visoko napetostjo. Po drugi strani pa je mangan v teh vzorcih upočasnil reakcije in povečal verjetnost pokanja, čeprav je cenejša in etično manj sporna alternativa.

Znanstveniki zdaj poudarjajo, da prihodnost baterij morda ne leži v čim večji energiji, temveč v zagotavljanju enakomernih reakcij po celotnem materialu. Naslednji korak bo prenos teh dognanj iz laboratorijskih delcev v polne baterijske celice, ki bodo morale prestati realne pogoje vožnje. Cilj je najti dostopne elemente, ki bodo stabilizirali nikelj, ne da bi povzročali nove oblike notranjih poškodb.


Vam je bila novica zanimiva?

Povejte prijateljem, da ste novico prebrali na Računalniških novicah.

Share
Prijavi napako v članku
Vas zanima več iz te teme?
Li-ion baterija

Povezave



Kaj berejo drugi?

Partnerji Računalniških novic Prikaži vse

MA-KO d.o.o.

Tovarniška cesta 2b, 5270 Ajdovščina, Tel: 05 368 11 10
Se sprašujete, kako najti najboljšega ponudnika računalniških sistemov in storitev? Kriteriji dolgoletne izkušnje, kakovostne storitve in zadovoljstvo strank takoj obrodijo ... Več

STUDIO GRAFFIT d.o.o.

Podutiška cesta 92, 1000 Ljubljana, Tel: 01 510 35 70
Studio Graffit Uspešno promocijo podjetja lahko izvedemo na več načinov, preko medijev, spletne strani ali s širjenjem blagovne znamke. Obstaja tudi lažji in bolj praktični ... Več
Zlati partner

SELECTIUM ADRIATICS d.o.o.

Letališka cesta 29c, 1000 Ljubljana, Tel: 01 543 88 88
Podjetje Selectium Adriatics d. o. o., ki v Sloveniji nastopa pod imenom Hewlett Packard Enterprise operated by Selectium, je lokalni zastopnik družbe Hewlett Packard Enterprise (HPE). ... Več
Zlati partner

LENOVO TECHNOLOGY B.V. AMSTERDAM

Pot za Brdom 100 (Tehnološki Park - G), 1000 Ljubljana, Tel: 01 620 71 80
Lenovo stremi k izdelavi vrhunskih računalnikov in internetnih naprav z vgrajenimi najnovejšimi tehnologijami, z edinstvenim dezajnom. Vse to za za brezkompromisno doživetje uporabnikov! Ena ... Več