Næste generations batterier muligt med ny teknisk tilgang

Dramatisk længerevarende, hurtigere opladning og sikrere lithium metalbatterier kan være mulige, ifølge Penn State -forskning, for nylig udgivet i Naturenergi .

Forskerne udviklede en tredimensionel, tværbundet polymersvamp, der fastgøres til metalpletteringen af ​​en batterianode.

"Dette projekt har til formål at udvikle den næste generation af metalbatterier, "sagde Donghai Wang, professor i maskinteknik og projektets hovedforsker. "Litiummetal er blevet prøvet i batterier i årtier, men der er nogle grundlæggende spørgsmål, der hæmmer deres fremskridt. "

Under yderligere belastning, som i de hurtige opladningsmetoder, der ønskes i elektriske køretøjer, lithium-ion (Li) batterier er sårbare over for dendritisk vækst-nålelignende formationer, der kan reducere cyklussens levetid og potentielt forårsage sikkerhedsproblemer-herunder brande eller eksplosioner.

"Vores tilgang var at bruge en polymer på grænsefladen af ​​Li metal, "Forklarede Wang. Materialet fungerer som en porøs svamp, der ikke kun fremmer ionoverførsel, men hæmmer også forringelse.

"Dette tillod metalpletteringen at være fri for dendritter, selv ved lave temperaturer og hurtige opladningsforhold, " han sagde.

Wang, der er et tilknyttet fakultetsmedlem ved Penn State Institutes of Energy and the Environment, tilhører også Battery Energy and Storage Technology Center, et førende forskningsinstitut inden for energilagring.

En kritisk komponent i både IEE og BEST Centers mission, dette projekt samlede forskere fra forskellige discipliner inden for universitetet.

"Samarbejdet i denne kohorte hjalp virkelig med at drive dette papir fremad, "Wang forklarede." Det gav os mulighed for at undersøge de forskellige aspekter af dette problem, fra materialevidenskab, kemiteknik, kemi, og maskintekniske perspektiver. "

I dette samarbejdsarbejde Long-Qing Chens gruppe i Department of Materials Science and Engineering gennemførte modelleringsarbejde for at forstå forbedringen af ​​Li-metalanoder.

De praktiske anvendelser af dette arbejde kan muliggøre mere kraftfulde og stabile metalbatteriteknologier, der er integreret i hverdagen, ifølge forskerne.

"I et elektrisk køretøj, det kan øge rækkevidden af ​​et drev, før det kræver en opladning med hundredvis af miles, "sagde Wang." Det kan også give smartphones en længere batterilevetid. "

Ser man på fremtiden, teamet vil undersøge de praktiske anvendelser i en storformat battericelle for at demonstrere dets fordele og gennemførlighed.

Wang sagde, "Vi ønsker at skubbe disse teknologier fremad. Med dette arbejde, Jeg er sikker på, at vi kan fordoble livscyklussen for disse Li -metalbatterier. "