Популярные приложения
Литиевые батареи и новые источники энергии
Технология ZEPTOOLS, позволяющая проводить исследования in situ механизма работы материалов литий-ионных батарей, способствует развитию исследований, разработок и применению высокоэффективных литий-ионных батарей.
Решение
Твердоэлектролитные аккумуляторы (ASSB) с металлическими анодами, такими как Li и Na, по прогнозам будут обладать высокой энергетической и мощностной плотностью и преодолевать ограничения по безопасности, присущие их жидким аналогам — литий‑ионным и натрий‑ионным батареям. Ключевым компонентом ASSB является твёрдый электролит (SE), граница раздела которого с материалами электродов играет решающую роль для стабильности и кинетики работы ячейки. Оксидные твёрдые натриевые электролиты, такие как Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12 и Na‑β″‑алюминат, характеризуются стабильностью по отношению к натриевому металлическому аноду и высокой ионной проводимостью; они могут быть применимы в твердоэлектролитных батареях с быстрой зарядкой и, следовательно, представляют значительный потенциал для использования в ASSB при комнатной температуре.
«Оксиды высокой энтропии» (high entropy oxides, HEOs), представляющие собой химически неупорядоченные многокатионные металлические оксиды, привлекли широкое внимание как материалы для анодов литиевых аккумуляторов.
В условиях постоянно растущего спроса на экологически чистые источники энергии современные материалы для хранения энергии, в особенности литий‑ионные аккумуляторы, всё шире применяются в электромобилях и устройствах мобильного интернета. Среди них слоистые материалы на основе трёх элементов — никеля, кобальта и марганца — благодаря высокой удельной энергоёмкости системы, широкому кругу доступных сырьевых ресурсов и относительно простому процессу синтеза признаны одними из наиболее перспективных катодных материалов.
По мере бурного развития электромобилей и портативной электроники технология литий‑ионных аккумуляторов сталкивается с узким местом, связанным с дефицитом ресурсов. В целях создания устойчивых электрохимических систем хранения энергии натрий‑ионные аккумуляторы, благодаря обилию запасов натрия и теоретической удельной емкости до 1166 мАч/г, рассматриваются как перспективная технология аккумуляторов следующего поколения.
Примеры применения в сфере литиевых аккумуляторов и новых энергетических технологий
Слоистый высоко никелевый трикомпонентный катод NCM является широко используемым в электромобилях коммерческим материалом для катодов литий‑ионных аккумуляторов с высокой емкостью. Однако структурное ухудшение, возникающее в процессе циклирования, приводит к необратимому снижению емкости; при этом основными проявлениями этого ухудшения являются межслойное скольжение (planar gliding) и микротрещины внутри кристаллов, возникающие при высоких напряжениях.