研究人员发现新的方法来克服电池阴极的性能下降
研究人员发现新的克服大道与反复的充放电循环性能下降,发生在下一代电池的阴极。
电池驱动的汽车运输市场的重大影响。但市场仍然需要低成本电池可以为更大范围电力汽车。也可取的低成本电池能够存储在网格上太阳能和风能的间歇性清洁能源技术,并为成千上万的家庭提供电力。
为了满足这些需求,世界各地的研究人员正在竞相开发超越当前标准的锂离子电池材料。亚博网站下载一个更有前途的候选人是钠电池。尤其有吸引力,因为更丰富和更低的成本相比锂钠。更重要的是,当骑在高电压(4.5伏),钠电池可以大大增加的能量可以存储在一个给定的重量或体积。然而,它的性能下降较快的充放电循环阻碍了商业化。
研究者在美国能源部(DOE)阿贡国家实验室发现了一种关键性能下降的原因:缺陷的发生期间形成的原子结构所涉及的步骤准备阴极材料。这些缺陷最终导致阴极结构的地震,导致了灾难性的在电池循环性能下降。电池有了这些知识,开发人员现在可以调整合成条件制造比钠-阴极。
关键这一发现团队的依赖是世界级的科学能力可以在阿贡的纳米材料中心(CNM)和先进的光子源(APS),这两者都是美国能源部科学办公室的用户设备。亚博网站下载亚博老虎机网登录
”这些功能允许我们跟踪的变化实时阴极材料的原子结构被合成,“助理药剂师Guiliang徐说在阿贡的化学科学与工程部门。亚博老虎机网登录
在阴极合成、材料制造商慢慢热阴极混合物在空气温度非常高,把它设置的时间,然后迅速降低温度到室温。
“眼见为实”,刘峪说CNM纳米科学家。”与美国阿贡的世界级的科学设施,我们不必想合成期间发生了什么。”为此,研究小组呼吁CNM透射电子显微镜和同步加速器的x射线APS (beamlines 11-ID-C和20-BM)。
他们的数据显示,在迅速下降的温度在材料合成、阴极表面粒子已经变得不那么光滑,表现出大面积指示压力。数据还显示,这些地区的推拉效应发生在阴极骑自行车,导致开裂的阴极粒子和性能下降。yabo214
在进一步的研究中,研究小组发现,这种退化加剧当自行车阴极在高温(130度)或快速充电10小时(一个小时)。
“我们的观点是非常重要的大规模制造业的改善钠-阴极,”阿贡指出Khalil胺杰出的家伙。”,因为大量的材料,说,1000公斤,会有一个大的温度变化,这将导致许多缺陷形成,除非将采取适当的步骤。”
早些时候的研究团队成员导致了大大提高阳极。“现在,我们应该能够匹配改进阴极与阳极性能达到20% - 40%的增长,”徐说。”同样重要,这种电池将保持在高压性能与长期骑自行车。”
的影响可能导致一个更长的练习场在电动汽车更便宜和更低的成本在电网储能。
团队在一篇题为《自然通讯》上发表了他们的研究,“本地晶格应变诱导分层钠氧化物阴极结构地震。”除了徐、刘和胺,作者包括湘刘、周鑫,陈赵Inhui黄,胺Daali,真真杨,杨任,成军太阳和Zonghai陈。周和刘执行分析在CNM任在APS和太阳做了分析。
这项研究受到了美国能源部的车辆技术办公室。
来源:https://www.anl.gov/