電気自動車（EV）の充電時間はガソリン車の給油時間と比較して長いことが、EVの大量導入の大きな障害となっています。ガソリン車と同等の充電体験を実現するために、米国エネルギー省 (DOE) は、EV バッテリーの充電にかかる時間を 15 分未満とする急速充電目標を設定しました。メリーランド大学は、DOE の要求を克服するための陽極を作成しました。しかし、これらすべては、研究にはまだ多くのステップがあり、現在のマシンは時代の少し先を行っていることを示しています。
ただし、急速充電の問題はリチウムにあります。炭酸リチウムのアノードは樹枝状結晶や浸潤を生成し、急速充電の場合には破壊的な影響を及ぼします。ここで、これらの問題を克服する可能性を秘めたリチウム金属負極が登場します。リチウム金属アノードにより、より高いエネルギー密度を備えたバッテリーを得ることができるため、電気自動車の自律性が向上します。しかし、リチウム金属アノードの充電速度は、これまでのところ、これらのアノードでも短い樹枝状結晶が形成されるため制限されてきました。
この問題に対処するために、 メリーランド大学 (UMD) のメリーランド エネルギー イノベーション研究所 (MEI2 ) の研究チームは、リチウム イオンと同様の伝導特性を持つ単相混合イオン電子伝導 (MIEC) ガーネット状材料を開発しました。
以前に開発された 3D アーキテクチャに統合されたこの材料は、エネルギー省の Li サイクル高速充電目標を満たしただけでなく、それを 10 倍も上回りました。
MIEC ガーネットの多孔質構造は、サイクリング中の固体電解質の歪みを軽減するのに非常に役立ちます。表面全体に電位を均等に分散させることで、樹枝状結晶の形成を誘発する可能性のある局所的なホットスポットを防ぐことができます。
上の画像は、やや不明確ですが、次のことを示しています。新しい施設、右側の大きな円の利用状況は、エネルギー省の急速充電要件をはるかに超えています。
研究者らは、リチウムコアを備えた三層構造、つまり薄くて緻密なガーネット電解質を支持する多孔質MIEC構造において、危険な電流を発生させることなく臨界電流密度を前例のない値の100mA cm-2まで高めることができることを実証した。樹状突起。さらに、急速充電サイクルに耐える能力は、最新のリチウム負極の 6 倍です。この電池は、特性を失わずに 10 年間毎日充放電できると計算されており、実用的な製品に変身できることがわかります。
「博士。 Eric Wachsman [主任研究者] とそのチームは、この研究でリチウム金属アノードの高速性能を実証しました。このようなパフォーマンスを実現できるのは、革新的な 3D デザインと独自のアーキテクチャのおかげです。このアプローチは、次世代の高エネルギー充電式電池の設計に新たなパラダイムを切り開きます」とシカゴ大学主任研究員の Y. シャーリー・メン博士は述べています。
3D MIEC構造におけるこの高速デンドライトフリーLi金属の実証に成功すれば、Liフリーアノードを備えた実用的な固体電池の開発が促進されるはずです。
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超高速充電ガーネットバッテリーが到着の記事はScenari Economyiからのものです。
これは、Thu, 10 Aug 2023 19:57:59 +0000 の https://scenarieconomici.it/arriva-la-batteria-al-granato-con-ricarica-super-rapida/ で Scenari Economici に公開された記事の自動翻訳です。