اخبار صنعت

پیشرفت مواد جدید برای باتری های حالت جامد با ولتاژ بالا پایدار

2021-06-16
موضوعات:
فناوری باتری ، انرژی ، علوم مواد ، فناوری نانو ، محبوب ، UCSD ، باتری
توسط دانشگاه کالیفرنیا - سان دیگو 23 فوریه 2021



گروهی از محققان یک هادی یون سدیم برای باتری های سدیم یون جامد طراحی و تولید کردند که وقتی در کاتدهای اکسید ولتاژ بالاتر قرار می گیرد پایدار است. این الکترولیت جامد جدید می تواند کارایی و طول عمر این دسته از باتری ها را به طرز چشمگیری افزایش دهد. اثبات باتری مفهومی ساخته شده با مواد جدید بیش از 1000 سیکل دوام آورد و 89.3 درصد از ظرفیت خود را حفظ کرد-عملکردی که با سایر باتری های سدیم حالت جامد تا به امروز بی نظیر است.

محققان یافته های خود را در شماره 23 فوریه 2021 مجله Nature Communications ارائه کرده اند.

باتری های حالت جامد نوید باتری های ایمن تر ، ارزان تر و با دوام تر را می دهند. مواد شیمیایی یون سدیم بسیار امیدوار کننده هستند زیرا سدیم کم هزینه و فراوان است ، در مقابل لیتیوم مورد نیاز برای باتری های لیتیوم-یون ، که با هزینه محیطی بالا استخراج می شود. هدف این است که باتری هایی بسازیم که بتوانند در برنامه های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ از شبکه استفاده کنند ، به ویژه برای ذخیره انرژی تولید شده توسط منابع انرژی تجدیدپذیر برای کاهش پیک تقاضا.

شیرلی منگ ، پروفسور مهندسی نانو در دانشگاه کالیفرنیا سان دیه گو گفت: "صنعت می خواهد باتری های در سطح سلول 30 تا 50 دلار برای هر کیلووات ساعت هزینه داشته باشد ، که تقریباً یک سوم تا یک پنجم هزینه امروز آن است." ، و یکی از نویسندگان مربوطه مقاله. تا زمانی که به آنجا نرسیم متوقف نمی شویم



واحد ZrCl6 در اینجا به صورت چرخشی نشان داده شده و جای خالی ایجاد می کند که باعث افزایش رسانایی می شود. اعتبار: دانشگاه کالیفرنیا

این کار با همکاری محققان دانشگاه سان دیگو و UC سانتا باربارا ، دانشگاه استونی بروک ، مرکز تحقیق و آموزش TCG در علم و فناوری در کلکته هند و Shell International Exploration، Inc.

برای باتری توصیف شده در مطالعه Nature Communications ، محققان به رهبری Shyue Ping Ong استاد نانو مهندسی UC San Diego یک سری شبیه سازی های محاسباتی را با استفاده از یک مدل یادگیری ماشین انجام دادند تا شیمی مورد نظر برای ترکیب باتری حالت جامد با ویژگی های مناسب ترکیب شود. یک کاتد اکسید هنگامی که یک ماده به عنوان یک نامزد خوب انتخاب شد ، گروه تحقیقاتی منگ به طور تجربی برای تعیین خواص الکتروشیمیایی آن را ساخته ، آزمایش و مشخص کرد.

با تکرار سریع بین محاسبه و آزمایش ، تیم UC SanDiego بر روی گروهی از هادی های سدیم هالید متشکل از سدیم ، ایتریوم ، زیرکونیوم و کلرید مستقر شد. این ماده که NYZC نامیده می شود ، هم از نظر الکتروشیمیایی پایدار بوده و هم از نظر شیمیایی با کاتدهای اکسیدی مورد استفاده در باتری های سدیم-یون با ولتاژ بالاتر سازگار است. سپس این تیم با محققان دانشگاه سانتا باربارا تماس گرفت تا خواص ساختاری و رفتار این ماده جدید را مطالعه و درک کنند.



مراحل بعدی شامل بررسی جایگزینی های دیگر برای این مواد هالید و افزایش چگالی قدرت کلی باتری ، همراه با کار برای افزایش فرایند تولید است.


مرجع: compos € compos یک کامپوزیت الکترولیت جامد کاتدی پایدار برای باتری های سدیم یونی سدیمی با ولتاژ بالا و عمر طولانی- توسط اریک A. Wu ، Swastika Banerjee ، Hanmei Tang ، Peter M. Richardson، Jean- ماری داکس ، جی چی ، ژوئینگ ژو ، آنتونین گرنیر ، ییکسوان لی ، انیو ژائو ، گریسون دیشر ، الیاس سبتی ، هان نگوین ، رایان استفنز ، گای وربیست ، کارنا دبلیو چپمن ، رافائل جی کلمنت ، ابیک بانرجینگ ، یینگ شرلی شیو پینگ اونگ ، 23 فوریه 2021 ، ارتباطات طبیعت.
DOI: 10.1038/s41467-021-21488-7

این فناوری توسط UNIGRID ، استارتاپی که توسط UC San Diego NanoEngineering استاد ژنگ چن تاسیس شده است ، مجوز گرفته است. اریک وو ، دکتری فارغ التحصیلان از گروه تحقیقاتی Mengâ € s ؛ و Darren H. S. Tan ، یکی از دکترای منگ دانش آموزان. منگ مشاور فنی شرکت است.

بودجه برای حمایت از این کار توسط موسسه Energy & Biosciences از طریق برنامه EBI-Shell و NSF تأمین شد.