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

UV LED TISKALNIK

Brezje pri Dobrovi 74b, 1356 Dobrova, Tel: 041 735 643
Tisk Tavčar Tisk Tavčar d.o.o. je v osnovi družinsko podjetje z 20-leti grafičnih izkušenj, pa tudi strojništvo in elektronika jim nista tuja.Predstavljajo vam UV LED tiskalnik, ... Več

ARCHUS.SI d.o.o.

Cankarjeva ulica 9c, 6000 Koper/capodistria, Tel: 070 890 096
O podjetju Archus.si  ARCHUS.SI d.o.o. je podjetje iz Kopra. Kot prvi v Sloveniji so leta 2008 oz. 2009 začeli ponujati nekaj aktualnih in zanimivih produktov nove tehnologije, kot ... Več
Diamantni partner

ZAVOD DIGITALNO INOVACIJSKO STIČIŠČE (DIH SLOVENIJE)

Dimičeva ulica 13, 1000 Ljubljana, Tel: 040 606 710
DIH Slovenije omogoča digitalno transformacijo po principu vse-na-enem-mestu, v Sloveniji in širše. Osvešča in zagotavlja storitve za rast digitalnih kompetenc, izmenjavo digitalnih ... Več

STUDIO DTS

Avčinova ulica 13, 1000 Ljubljana, Tel: 01 300 53 55
Veliko ljudi podcenjuje vlogo grafičnega oblikovanja pri rasti podjetja in prepoznavnosti blagovne znamke. Podjetje stežka preživi brez ustrezne komunikacije. Na tak ali drugačen ... Več