Учени от Китай са подобрили времето за зареждане на батерията, без да жертват енергийния капацитет или продължителността на живота на батерията. Използвайки нов материал, те са подобрили мобилността на йоните, което позволява по-бързо зареждане. Екипът е разработил кристален материал, наречен ниобиев волфрамов оксид (NbWO), за да ускори процеса на зареждане.

Очаква се новият материал да бъде полезен за много приложения, които изискват зареждане на литиево-йонна батерия в рамките на една минута. Изследователите установиха, че бързото зареждане на този материал се дължи на интересен процес на релаксация на решетката в зависимост от скоростта, свързан с ефекта на Джан-Телър.

Електронната микроскопия in situ разкрива още, че насоченият, предпочитан механизъм за пренос на Li+ в кристалите Nb16W5O55 е „проблемното място“ за бързо зареждане, което според изследователите не позволява навлизането на десолватиран Li+ през преобладаващите повърхности.

Изследователският екип е използвал съвременни електронни микроскопи и е установил, че кристалната структура на NbWO реагира по различен начин на скоростта на зареждане. Те подчертаха, че литиевите йони се подреждат в точни модели по време на бавното зареждане и това води до структурни деформации. Обратното, при високите скорости на зареждане йоните се разпределят по-случайно в материала.

Изследователите също така разкриха, че резултатите от това изследване ще допринесат за обогатяване на знанията за механизмите за съхранение на литий в бързозареждащи се материали, което ще допринесе за разработването на съвременни бързозареждащи се батерии.

Публикувано в списание Nature Communications, изследователите от проучването предлагат, че стратегията за инженеринг на интерфейса може да функционира така, че да премести десолвираните литиеви йони около повърхностите на NbWO към отворите на ориентираните тунели, където интеркалацията на Li+ е по-благоприятна с ниска енергийна бариера, което може да преодолее гореспоменатото препятствие за бързо зареждане в материалите NbWO.

Докладите разкриват, че модифицираният от изследователите материал, обозначен като rGO/Nb₁₆W₅O₅₅, се зарежда при 80С, достигайки 116 милиамперчаса на грам за 45 секунди - 68.5% от теоретичния му капацитет.

При тестовете на прототипа батериите, създадени с подобрения материал, запазват 77% от първоначалния си капацитет след 500 цикъла на бързо зареждане. Материалът демонстрира висока енергийна плътност, осигурявайки до 406 ватчаса на килограм при по-ниски изисквания за мощност и поддържайки 186 ватчаса на килограм при висока мощност. Пред комерсиализацията обаче остават значителни технически пречки.

Снимка: Unsplash

Виж още: Свежа салата, препечени филийки и усмивки са част от менюто на този китайски робот готвач (ВИДЕО)