Применение шарового размола улучшит характеристики литий-ионных аккумуляторов

Более дешевые и эффективные литий-ионные аккумуляторы могут быть получены за счет использования ранее не учитывавшихся высоких давлений, возникающих в процессе производства.

Ученые из Бирмингемского университета обнаружили, что обычное шаровое фрезерование может вызвать воздействие высокого давления на материалы аккумуляторов всего за несколько минут, что является важным дополнительным параметром в процессе синтеза материалов для аккумуляторов.

Результаты исследования (часть проекта CATMAT, финансируемого Институтом Фарадея), проведенного под руководством д-ра Лауры Дрисколл, д-ра Элизабет Дрисколл и профессора Питера Слейтера в Бирмингемском университете, опубликованы в журнале RSC Energy Environmental Science.

Использование шарового размола для изготовления материалов нового поколения стало одним из наиболее перспективных направлений в области литий-ионных аккумуляторов. Процесс прост и заключается в измельчении порошковых соединений маленькими шариками, которые перемешиваются и делают частицы более мелкими, создавая электродные материалы высокой емкости и приводя к улучшению характеристик батарей.

Предыдущие исследования привели экспертов к выводу, что синтез таких материалов обусловлен локальным нагревом, возникающим в процессе измельчения. Однако теперь исследователи обнаружили, что динамические удары фрезерных шаров, сталкивающихся с материалами батареи, создают эффект давления, который играет важную роль в возникновении изменений.

Питер Слейтер, профессор химии материалов и содиректор Бирмингемского центра хранения энергии при Бирмингемском университете, сказал:

Это открытие произошло почти случайно. Мы измельчали молибдат лития в шарах в качестве модельной системы для изучения окислительно-восстановительных процессов кислорода в батареях и заметили, что происходит фазовое превращение в полиморф шпинели высокого давления — специфическую кристаллическую структуру, которая ранее получалась только в условиях высокого давления.

Локальный нагрев не мог объяснить это превращение. Чтобы проверить эту теорию, мы провели шаровое фрезерование трех других материалов для батарей, и результаты этих экспериментов по фрезерованию подтвердили наш вывод о том, что локальный нагрев не может быть единственной причиной этих изменений.

Исследователи также обнаружили, что применение тепла приводит к возвращению некоторых соединений в предварительно измельченное состояние, что свидетельствует о том, что в первоначальном синтезе участвовала еще одна переменная: ключевое значение имело давление.

Например, получение шпинельного полиморфа Li2MoO4 при высоком давлении ранее было возможно только в камере высокой температуры и высокого давления при давлении, более чем в 10 000 раз превышающем давление земной атмосферы. В новом исследовании показано, что аналогичный эффект может быть достигнут всего за несколько минут шарового размола.

Соавтор исследования доктор Элизабет Дрисколл сказала:

Это открытие дает возможность разработать более дешевые и энергоэффективные процессы для производителей батарей, а также изучить возможности получения новых материалов. Мы обнаружили аналогичные результаты, например, при шаровом измельчении неупорядоченных фаз горного хрусталя, что может стать ключом к созданию более эффективных батарей.

Улучшенное понимание влияния шарового измельчения на материалы батарей невероятно интересно не только для исследователей в этой области, но и для будущего развития батарей, поскольку мы смогли показать, что за пять минут шарового измельчения можно добиться таких преобразований, которые обычно требуют энергоемкого и специализированного оборудования.

По мере того как мы движемся к все более электрическому будущему, чтобы ограничить загрязнение окружающей среды и достичь нулевого уровня чистоты, нам крайне важно продолжать расширять наши знания и понимание технологии батарей, чтобы мы могли создавать наиболее эффективные батареи. Наши результаты открывают двери в мир новых возможностей и открытий и, как мы надеемся, сыграют свою роль в создании более экологичного будущего для всех нас.

29.09.2023


Подписаться в Telegram



Энергия

JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа

Фотокаталитическое выделение водорода из ...

Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов

Учёные Института физики Казанского федеральног...

IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей

Исследователи из Национальной лаборатории...

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред