Đội ngũ kỹ thuật mở khóa chìa khóa cho pin lithium an toàn, tiết kiệm năng lượng mới

Đội ngũ kỹ thuật mở khóa chìa khóa cho pin lithium an toàn, tiết kiệm năng lượng mới

    Đội ngũ kỹ thuật mở khóa chìa khóa cho pin lithium an toàn, tiết kiệm năng lượng mới
    bởi Đại học Hồng Kông

    HKU Mechanical Engineering team unlocks the key to new generation of safe energy-efficient Lithium battery

    Đồ thị hiển thị pin lithium-ion chất lỏng bình thường (trái) và chất điện phân polymer dẫn Ion một lần được thiết kế bởi nhóm nghiên cứu (phải). Nguồn: Đại học Hồng Kông


    Theo thách thức của biến đổi khí hậu và nhu cầu về năng lượng sạch, đã có những lo ngại gia tăng về việc sản xuất pin với mức độ an toàn cao và công suất cao hơn, điều này rất quan trọng để hỗ trợ sự tăng trưởng liên tục của xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng lưới.

    Một thế hệ pin lithium-ion mới được phát triển bởi một nhóm do Tiến sĩ Dong-Myeong Shin dẫn đầu từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí tại Đại học Hồng Kông (HKU) mở đường cho một giải pháp khả thi. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một loạt các chất điện giải rắn mạng anion có thể tạo thành một phần không thể thiếu của pin mới, an toàn hơn, mật độ năng lượng cao hơn và có vòng đời dài hơn.

    Các phát hiện đã được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật Hóa học trong một bài báo có tựa đề "Mạng được thiết kế trong một họ các chất điện phân polymer mạng không có dung môi không dung môi cho các ứng dụng pin Li-Metal."

    Pin lithium-ion là pin được sử dụng phổ biến nhất với công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến của chúng. Hiện tại, công nghệ pin thương mại chủ yếu có chất điện giải lỏng và cực dương carbon, có nhược điểm của các vấn đề an toàn, thời gian hạn chế và mật độ năng lượng không đủ.

    Trong các chất điện phân lỏng, các cation lithium và các anion đối kháng di chuyển theo hướng ngược lại để tiến hành điện. Thông thường, các anion di chuyển nhanh hơn ít nhất bốn lần so với các cation lithium, và do đó chuyển cation lithium chỉ đóng góp một phần nhỏ (20%) của dòng ion tổng thể, trong khi các anion quá Công suất mờ dần của pin.

    HKU Mechanical Engineering team unlocks the key to new generation of safe energy-efficient Lithium battery


    Polyme mạng anion borat và phạm vi liên kết. Nguồn: Đại học Hồng Kông
    Tính dễ cháy của chất điện giải lỏng, sự không ổn định liên quan đến kim loại lithium và độ chọn lọc ion thấp để dẫn truyền đang thúc đẩy nghiên cứu đối với các chất điện phân rắn có thể cung cấp mức độ an toàn chấp nhận được và tương thích với cực dương kim loại lithium, hiện đang thể hiện công suất năng lượng cụ thể cao nhất.

    Các chất điện phân polymer tiến hành ion được thiết kế bởi nhóm của Tiến sĩ Shin đã tìm thấy một sự gia tăng đáng kể (ít nhất 4 lần) trong vận chuyển cation. Các polyme mạng anion được thiết kế bởi nhóm bao gồm các anion borat được bắc cầu bởi các liên kết ethylene glycol phân nhánh của các tỷ lệ cân bằng hóa học khác nhau, trong đó các anion được buộc vào khung polymer, cho phép vận chuyển cation có tính chọn lọc cao.

    Độ dẫn điện cation trong polymer được kiểm soát bởi kỹ thuật di động phân đoạn có hệ thống, giúp vạch ra các quy tắc thiết kế toàn diện cho một lớp điện phân rắn có độ dẫn điện cao mới.

    Khi các chất điện giải polymer tiến hành ion một cách khắc phục thành công các vấn đề dai dẳng của các chất điện giải rắn hiện tại trong các tế bào pin, chẳng hạn như khả năng chu kỳ thấp và quá mức, một quy tắc thiết kế mới đối với các chất điện giải chọn lọc ion được dự đoán pin kim loại.

    HKU Mechanical Engineering team unlocks the key to new generation of safe energy-efficient Lithium battery


    Tính chất vận chuyển ion. A) Độ dẫn ion phụ thuộc vào nhiệt độ cho tất cả các begs ANP và (inset) năng lượng kích hoạt của chúng. b) Độ dẫn ion như là một hàm của tính di động phân đoạn ở 28 ° C. Nguồn: Đại học Hồng Kông


    Chúng tôi tin rằng các chất điện phân polymer dẫn ID-Ion sẽ mở ra khả năng các hóa chất pin mới sẽ cách mạng hóa lĩnh vực pin sạc và cung cấp mức độ an toàn cao, mật độ năng lượng cao và vòng đời dài ", Jingyi Gao, nói, Jingyi Gao, Tác giả đầu tiên của bài báo và bằng tiến sĩ. Sinh viên của Tiến sĩ Shin.

    Các chất điện giải chọn lọc ion trong pin cũng có thể dẫn đến sạc nhanh do quá mức thấp, Tiến sĩ Shin nói thêm. "Nó có thể cho phép xe điện được sạc đầy đủ chỉ trong thời gian cần thiết để uống một tách cà phê. Lợi thế đáng chú ý này sẽ mở khóa một kỷ nguyên mới của một thế giới năng lượng sạch."

    Zalo
    Hotline