Повышенная плотность электролита в аккумуляторе: Перевірка браузера, будь ласка, зачекайте…

Пониженная или повышенная плотность электролита

Плотность электролита понижается в основном при разрядке аккумуляторов и сульфатации электродов. При понижении плотности электролита увеличивается внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи и снижается ее емкость. В результате падает напряжение в цепи работающего стартера, уменьшаются частота вращения якоря и мощность стартера, что затрудняет пуск двигателя, особенно в зимнее время года. Кроме того, зимой может произойти замерзание электролита. Плотность электролита повышается при испарении воды во время перезарядки или в результате доливки в аккумуляторы электролита, а не воды. В случае повышенной плотности электролита ускоряется разрушение активного вещества и решеток электродов, а также сульфатация активного вещества, что снижает емкость и срок службы аккумуляторной батареи. Плотность электролита в аккумуляторах батареи не должна отличаться более чем на 0,01 г/см3. В противном случае батарею необходимо зарядить и произвести корректирование плотности электролита доливкой в аккумуляторы воды или электролита.

Если плотность выше нормы. – доливают воду, если ниже – электролит плотностью 1,4 г/см3. Доливку производят после предварительного отбора из аккумуляторов нужного количества электролита. После этого аккумуляторную батарею заряжают в течение 25–30 мин для полного перемешивания электролита и снова измеряют его плотность. Плотность электролита в аккумуляторах батареи указывает на степень разряженное™ аккумуляторов. Снижение плотности электролита на 0,01 г/см3 соответствует разрядке аккумулятора на 6 %.

Сульфатаиия электродов заключается в образовании крупных трудно растворимых кристаллов сернокислого свинца (сульфата) на поверхности электродов и на стенках пор активного вещества. Кристаллы сульфата забивают поры активного вещества электродов, что препятствует проникновению электролита в глубь активного вещества. В результате не все активное вещество участвует в работе, что снижает емкость аккумуляторной батареи. Сульфатация электродов ускоряется при длительном хранении аккумуляторной батареи без подзарядки, повышенной плотности электролита, большом разряжении, взаимодействии электродов с воздухом при пониженном уровне электролита.

Сульфатированная аккумуляторная батарея из–за малой емкости быстро разряжается при резком падении напряжения, особенно при включении стартера. При зарядке сульфатированной аккумуляторной батареи быстро повышаются напряжение и температура электролита, и начинается интенсивное газовыделение, в то время как плотность электролита повышается незначительно, поскольку часть серной кислоты остается связанной в сульфате. Сульфатацию электродов определяют методом сравнения ЭДС подсчитанной по плотности электролита с величиной напряжения, измеряемого с помощью вольтметра без нагрузки. Если напряжение больше ЭДС, подсчитанной по плотности, электроды аккумулятора сульфатированы. Сульфатацию устраняют, несколько раз разряжая и заряжая батарею при малой плотности электролита (1,11 – 1,12 г/см3). При зарядке электрический заряд не должен превышать 5 % номинальной емкости аккумуляторной батареи. Затем  проводят контрольную разрядку, равную 10 % номинальной емкости батареи. Силу тока в цепи регулируют реостатом. Когда на зажимах наихудшего аккумулятора напряжение понизится до 1,7 В, разрядку заканчивают. Аккумуляторная батарея считается исправной, если время разрядки не менее 7,5 ч для батареи с электролитом плотностью 1,29 г/см3, 6,5 ч при плотности электролита 1,27 г/см3 и 5,5 ч при плотности электролита 1,25 г/см3.Если время разрядки аккумуляторной батареи меньше указанных величин, то ее подвергают нескольким циклам зарядки – разрядки, контролируя время разрядки. Если при повторных разрядках не увеличивается время разрядки, то такая аккумуляторная батарея требует ремонта. Контрольную разрядку также производят для определения пригодности аккумуляторных батарей к дальнейшей эксплуатации и перед их длительным хранением.

h) Преждевременное разрушение электродов

За время эксплуатации аккумуляторной батареи происходит окисление решеток и разрыхление активного вещества, особенно плюсовых электродов. Изменение объема активного вещества при зарядке и разрядке аккумуляторной батареи вызывают отслаивание его от решеток. Во время эксплуатации могут возникнуть и другие причины, приводящие к ускоренному разрушению электродов. Это непрочное крепление аккумуляторных батарей на автомобиле, длительная перезарядка батареи, замерзание воды в электролите, понижение уровня электролита ниже верхних кромок электродов, короткое замыкание, неумелый пуск двигателя стартером и др.Короткое замыкание, а также частое и длительное включение стартера приводит к короблению электродов, что ускоряет разрушение массы активного вещества, особенно плюсовых электродов. Включать стартер следует не более чем на 5 с и не более двух–трех раз подряд. Между включениями рекомендуется делать паузу на 15–20 с.Разрушение электродов ускоряется при повышении плотности и температуры электролита, применении химически не чистой серной кислоты и недистиллированной воды.При длительной перезарядке аккумуляторной батареи происходит электролиз воды электролита на кислород и водород. Кислород сильно окисляет решетки плюсовых электродов, что вызывает их разрушение.

Одновременно в порах активного вещества электродов накапливается большое количество газов (кислорода и водорода). Давление газов в порах увеличивается, что вызывает разрыхление и выкрашивание активного вещества. Характерным признаком перезарядки являются сильное газовыделение из электролита и быстрое уменьшение его уровня. Во избежание перезарядки аккумуляторных батарей на автомобиле необходимо систематически проверять напряжение генератора.Разрушение электродов вызывает уменьшение емкости аккумуляторных батарей и короткое замыкание разноименных электродов. В аккумуляторных батареях с разрушенными электродами, даже если они полностью заряжены и не имеют сульфатации, напряжение под нагрузкой (особенно стартерной) будет быстро падать. Измерение напряжения под нагрузкой, близкой к стартерной. позволяет проверить работоспособность аккумуляторной батареи. 

Высокая плотность электролита в аккумуляторе

В процессе работы тяговых аккумуляторных батарей, при чередующихся
зарядах и разрядах, происходит окисление решеток и разрушение активных
масс, потеря механических связей между частицами, интенсивная коррозия

электродов. В результате чего происходит уменьшение емкости
аккумуляторов и короткое замыкание разноименных пластин.

Характерными признаками разрушения пластин являются:

электролит делается мутным и приобретает коричневую окраску из-за высыпания активной массы;

быстрое нарастание плотности электролита при заряде батареи;

резкое
понижение емкости АКБ, что проявляется в небольшой продолжительности
разряда аккумулятора, и как следствие сокращение времени работы
электротехники.

Скорость разрушения пластин зависит от условий эксплуатации аккумуляторов.

Причинами разрушения пластин в аккумуляторах могут быть:

Увеличенная плотность электролита ( более 1300 кг/м3). Нельзя доливать электролит в аккумулятор — только дистиллированную воду.

Повышение температуры аккумулятора выше 45 град. С. Если

при заряде температура электролита поднялась выше 45 град. С, то зарядку
необходимо прекратить и дать остыть электролиту до температуры ниже
35град. С. Затем продолжить заряд батареи.

Перезаряд аккумуляторной батареи из-за неправильного подбора или настройки зарядного устройства.

Заливка
не дистиллированной (водопроводной) воды в аккумуляторную батарею.
Этот процесс ускоряется при наличии в электролите таких вредных веществ,
как хлор, железо и др.

Замерзание воды в аккумуляторной батарее. Электролит плотностью 1,100г/см3 замерзает при температуре -7,7 град. С. Нельзя оставлять разряженную батарею более 12 часов даже в теплом помещении.

Удары и вибрации, т. к. происходит стряхивание активной массы свинца с решеток пластин.

Выпадение большого количества активного вещества на дно аккумулятора, что приводит к короткому замыканию пластин.

Повышенная плотность электролита вызывает коррозию решеток, сокращает срок службы и снижает качество работы аккумуляторов. Работа с электролитом повышенной плотности целесообразна только при низких температурах, так как такой электролит замерзает при более низкой температуре. [1]

Повышенная плотность электролита также вредна для деревянной сепарации. При длительном воздействии электролита повышенной плотности древесина обугливается и приобретает повышенную хрупкость. Комбинированная сепарация аккумуляторов типа СН от повышения плотности ( в пределах, могущих быть практически в эксплуатации) не страдает. [2]

Повышенная плотность электролита отрицательно сказывается на сроке службы аккумуляторной батареи, поэтому она устанавливается в зависимости от условий и требований эксплуатации. [3]

Интенсивное сульфатирование происходит также при повышенной плотности электролита , при колебании температуры электролита или наличии примесей в нем, а также при работе аккумулятора с пониженным уровнем электролита. [4]

Преждевременное разрушение пластин наступает при длительном перезаряде батареи, повышенной плотности электролита , слабом креплении батареи на автомобиле, замерзании воды в электролите. [5]

Сульфатация пластин ускоряется при длительном хранении батареи без подзаряда, повышенной плотности электролита , большом саморазряде, соприкосновении пластин с воздухом и систематическом недозаряде батареи. [6]

При эксплуатации аккумуляторных батарей необходимо учитывать, что хранение их с повышенной плотностью электролита существенно сокращает срок службы. [7]

Сульфатация — образование на поверхности электродов крупных малорастворимых кристаллов сернокислого свинца — происходит при повышенной плотности электролита , длительном хранении батарей без подзаряда, систематическом недозаряде, наличии контакта электродов с воздухом вследствие пониженного уровня электролита. Батареи с сульфатированными электродами быстро теряют емкость при разряде. [8]

Наиболее вероятными причинами необратимой сульфатации могут служить: систематические недозаряды батареи, работа с повышенной плотностью электролита , усиленный саморазряд вследствие загрязнения электролита вредными примесями или коротких замыканий пластин, слишком низкий уровень электролита. [9]

В процесе эксплуатации необходимо следить, чтобы на заряд не отправлялись заряженные аккумуляторы, так как систематические перезаряды последних приводят к быстрому нарастанию плотности электролита за счет разложения воды в результате электролиза. Эксплуатация аккумуляторов с повышенной плотностью электролита является, как известно, причиной резкого сокращения срока службы аккумуляторов. Поэтому не следует также допускать эксплуатацию аккумуляторов в условиях положительной температуры окружающей среды с электролитом повышенной плотности, предусмотренным для зимних условий эксплуатации. [10]

Плотность электролита при этом должна быть не более 1 290, так как хранение батарей с повышенной плотностью электролита ускоряет разрушение пластин и сепараторов. [12]

Подготовка к корректировке.

Измерение уровня электролита.

 Трубка для измерения уровня электролита.
Перед проверкой плотности электролита и в процессе её корректировки необходимо контролировать уровень электролита в банках аккумулятора. У автомобильных аккумуляторов принято считать нормальным уровень электролита на 10÷15 мм выше верхней кромки пластин (сепараторов).

В батареях с индикатором (тубусом) электролит должен быть на одном уровне с ним или выше его на 5 мм.


Корректирующий электролит — электролит повышенной плотности (обычно 1,40 г/см3) для повышения плотности электролита АКБ или приготовления электролита нормальной плотности для заливки батарей.

Дистиллированная вода.
Добавляется в электролит для уменьшения его плотности.

1. В связи с тем что, кислота и вода имеют разную плотность, при разведении электролита или кислоты водой, следует добавлять кислоту в воду, но не наоборот.

2. Обращаться с аккумулятором нужно очень аккуратно. Его ни в коем случае нельзя переворачивать кверху дном. Это может привести к осыпанию пластин и последующему выходу аккумулятора из строя.

Определение необходимого значения плотности электролита полностью заряженного аккумулятора.
Весь период службы аккумулятора плотность электролита непрерывно меняется. Существуют обратимые изменения плотности — это нормальные заряд и разряд аккумулятора. Интервал изменения плотности электролита при изменении состояния аккумулятора от полностью разряженного до полностью заряженного и наоборот обычно составляет 0,15÷0,16 г/см3 для новой АКБ.
Но также существуют и необратимые изменения, например электролиз воды (разложение на водород и кислород) при «кипении» электролита. При этом плотность электролита повышается.

При сульфатации пластин, когда их активная поверхность покрывается слоем нерастворимого сульфата свинца или происходит осыпание активной массы пластин, что уменьшает площадь поверхности пластин, участвующую в электрохимической реакции — восстановление первоначальной плотности электролита в процессе заряда невозможно. Это приводит к необратимому снижению плотности электролита и, соответственно, сужает интервал изменения плотности в диапазоне полный разряд — полный заряд (0,15÷0,16 г/см3 — для нового, исправного аккумулятора).
Стабильно завышенная плотность электролита приводит к снижению срока службы АКБ.
Стабильно заниженная плотность приводит к снижению ЭДС и затруднению пуска двигателя, а также к повышению опасности замерзания электролита в зимний период эксплуатации.

Сначала нужно определиться, какую плотность электролита мы хотим иметь в нашей батарее применительно к климатической зоне её эксплуатации.

На этой таблице представлена температура замерзания электролита.
Например, для центральных районов России (Москва, Казань…) можно выбрать плотность электролита 1,25÷1,27 г/см3. Необходимо помнить, что на автомобиле аккумуляторная батарея, в лучшем случае, может быть заряжена на 80÷90 % её максимальной ёмкости (то есть плотность электролита будет чуть ниже, чем при полном заряде). Именно поэтому плотность электролита, исходя из температуры его замерзания (Таблица), выбирается чуть-чуть повыше, чем необходимо для обеспечения гарантированной незамерзаемости при минимальной температуре воздуха в зимний период.

Полная зарядка батареи.

Необходимо четко усвоить и неукоснительно соблюдать правило:
Проверка плотности электролита, с целью выяснения необходимости её корректировки, производится только у ПОЛНОСТЬЮ ЗАРЯЖЕННОЙ БАТАРЕИ.
Известно, что при исправном генераторном оборудовании автомобиля и его нормальном напряжении 14,0÷14,6 В, можно зарядить АКБ лишь на 80÷90 % её максимальной ёмкости из-за неэффективности процесса заряда батареи на автомобиле.

При выборе зарядного устройства следует избегать применения «автоматических зарядных устройств» без предварительного подробного ознакомления с логикой работы его автоматики. Во многих из них автоматическое выключение режима заряда производится просто при достижении напряжения на выводах батареи величины 14,5÷14,6 В, а это не всегда обеспечивает полный заряд АКБ.

Признаком ПОЛНОГО заряда аккумулятора является постоянство величины плотности электролита и напряжения на его выводах при продолжающемся заряде в течение 2 часов.

При достижении условий полного заряда батареи, то есть постоянства напряжения на выводах и плотности электролита в течение двух часов при продолжающемся заряде, его прекращают и выдерживают батарею от 30 минут до двух часов в отключенном состоянии.
Выдержку в отключенном состоянии в течение от получаса до двух часов рекомендуется выполнять после заряда (разряда), заливки (корректировки плотности) электролита, корректировки уровня электролита. Это делается для выравнивания плотности электролита в объёме банок, снижения температуры электролита, выхода пузырьков газов, образовавшихся при «кипении». В противном случае возможно возникновение недопустимых погрешностей в измерении плотности и уровня электролита, а также напряжения на выводах АКБ.

Затем измеряется уровень электролита и его плотность в каждой банке. Если замечена значительная разница в плотности электролита между банками (более 0,01 г/см3), следует попытаться провести дополнительную, так называемую выравнивающую зарядку АКБ для выравнивания плотности между банками, при этом ток заряда можно уменьшить в 2÷3 раза по сравнению с номинальным, для уменьшения газообразования («кипения»).
Если дополнительный заряд в течение нескольких часов не приводит к выравниванию плотности электролита в банках, очевидно, требуется выровнять её путем последующей корректировки.
В заключение этого этапа работы составляется табличка с указанием плотности и уровня электролита в каждой банке. Принимается решение, какие действия производить над каждой конкретной банкой. Основанием является соотношение величины плотности электролита, принятой нами за оптимальный вариант для нашей климатической зоны, и реальной, измеренной после полного зарядааккумулятора.

Корректировка плотности электролита.
Суть корректировки плотности электролита в банке аккумулятора заключается в следующем:
а) из банки забирается некоторый объём электролита;
б) вместо него в банку добавляется тот-же объём либо дистиллированной воды (плотность 1,00 г/см3) — для понижения плотности электролита в банке, либо корректирующего электролита (обычно плотностью 1,40 г/см3) — для повышения плотности;

в) батарея включается на 30 минут на заряд номинальным током для лучшего перемешивания электролита в результате газовыделения;
г) батарея отключается от зарядного устройства и выдерживается 0,5÷2 часа для выравнивания плотности электролита в объёме банок;
д) измеряется плотность электролита в каждой банке и его уровень, оба параметра приводятся в норму. То есть, при необходимости, все операции а)÷д) повторяются.

Приведу таблица, в которой указано, «…сколько вешать в граммах», то есть указано конкретное количество в см3 удаляемого электролита и соответствующее количество доливаемой жидкости (дистиллированная вода или корректирующий электролит — в зависимости от направления изменения плотности).

Объёмы жидкостей указаны для корректировки 1 литра электролита (1000 см3). Таким образом, чтобы провести коррекцию конкретной батареи нам необходимо знать объём электролита в одной банке этой батареи в литрах. Полученные из таблицы значения необходимо умножить на объем электролита в литрах в одной банке корректируемой батареи.
Объём электролита в одной банке:
6СТ-45 — 500 см3;
6СТ-55 — 633 см3.

Примерные нормы в см3 корректировки плотности электролита в объеме 1 литра.
Таблица предусматривает использование корректирующего электролита плотностью только 1,40 г/см3. Ниже приведена формула, при использовании которой можно применять корректирующий электролит с плотностью, отличной от 1,40 г/см3.

где
Vэ — объём удаляемого из банки электролита, см3,
Vб — объём электролита в одной банке, см3,
для некоторых типов аккумуляторов объём электролита в одной банке указан чуть выше по тексту,
ρн — начальная плотность электролита до корректировки, г/см3,
ρк — конечная плотность, которую надо получить, г/см3,
ρд — плотность доливаемой жидкости, (вода — 1,00 г/см3 или корректирующий электролит — * г/см3)

Следует учесть, что при использовании данной формулы объёмы удаляемого и добавляемого электролитов равны.

Если с таблицей разобраться сложно! То можно сделать прощё :

Откачайте большую часть жидкости из одной из банок. Эту операцию удобно выполнять с помощью “груши”. Замерьте выкачанный объем и долейте примерно половину от этого объема электролитом. Аккуратно покачайте аккумулятор в разные стороны, затем замерьте плотность снова. Если плотность не достигла требуемого значения, долейте еще ¼ от выкачанного ранее объема электролитом. Таким образом, следует доливать электролит, каждый раз уменьшая его количество в два раза.

Перезаряжаемые литий-металлические батареи с высокой плотностью энергии и длительным жизненным циклом — ScienceDaily

Исследования, проведенные группой Vilas Pol Energy Research (ViPER) Университета Пердью, показывают перспективность разработки перезаряжаемых литий-металлических батарей с высокой плотностью энергии и решения нестабильность электролитов на основе эфира при электрохимическом окислении.

Исследование было опубликовано в выпуске Nature Communications от 10 февраля, рецензируемого научного журнала с открытым доступом, издаваемого Nature Portfolio. Ведущим автором был Чжэн Ли, аспирант Школы химического машиностроения Дэвидсона.

Основное внимание ViPER Group уделяет разработке и производству материалов большой емкости для более безопасных литий-ионных, литий-серных, натрий-ионных, твердотельных и сверхнизкотемпературных аккумуляторных систем следующего поколения.

«Быстрый рост технологий накопления энергии, направленный на снижение предлагаемых целей по выбросу углерода, и огромный спрос на системы накопления энергии также существуют на рынках бытовой электроники и электромобилей. безопасности», — говорит Вилас Пол, профессор химического машиностроения, который с 2014 года руководил ведущими лабораториями Purdue по производству аккумуляторов, испытаниям на электрохимическую и тепловую безопасность.

Замена обычного графитового анодного материала высокоэнергетическим металлическим литием является очень многообещающим подходом. Однако этот «святой Грааль» анодного материала страдает от серьезных недостатков, таких как низкая циклируемость, безопасность и т. д. и катоды», — сказал Пол.

В своем исследовании исследователи продемонстрировали, что электролит на основе эфира с низкой концентрацией может успешно выдерживать длительную работу под высоким напряжением (4,3   В) практического LMB в промышленных конфигурациях при использовании сильно неполярного дипропилового эфира в качестве растворителя электролита.

«Основной задачей в этом исследовании является реализация долгосрочного циклирования металлического литиевого анода и высоковольтного катода одновременно с разбавленным электролитом на основе эфира», — сказал Ли. «Простые эфиры обладают плохой устойчивостью к окислению, несмотря на их приемлемую совместимость с литий-металлическим анодом. Таким образом, нашей целью было расширить их возможности при высоких напряжениях. На молекулярном уровне мы подтвердили существенную корреляцию между поведением сольватации разбавленных электролитов на основе эфира и их производительность на высоковольтном положительном электроде».

Корреляции были дополнительно интерпретированы с помощью детального моделирования классической молекулярной динамики (МД) и расчетов теории функционала плотности (DFT) в сочетании с мультимодальным экспериментальным анализом. Было продемонстрировано, что регулирование сольватной структуры электролитов на основе эфира может изменить порядок разложения сольватных частиц и селективно сформировать надежную защиту на поверхности катода. Он также регулирует состав поверхностного двойного электрического слоя, чтобы предотвратить окисление эфира.

Этот уникальный подход к подавлению кинетики отличается от традиционных стратегий, таких как использование электролита сверхвысокой концентрации или введение молекулярного фторирования для повышения стабильности электролита, что резко увеличивает стоимость батареи. Ожидается, что разработанный группой ViPER LMB улучшит плотность энергии на 40% по сравнению с обычными литий-ионными батареями.

Исследовательская работа финансируется Партнерством военно-морских предприятий, объединяющим усилия с университетами национального мастерства (НЕПТУН), Управлением военно-морских исследований.

Ученые открыли новый электролит для твердотельных литий-ионных аккумуляторов

В поисках идеального аккумулятора ученые преследуют две основные цели: создать устройство, способное хранить большое количество энергии и делать это безопасно. Многие батареи содержат жидкие электролиты, которые потенциально легко воспламеняются.

В результате твердотельные литий-ионные батареи, состоящие из полностью твердых компонентов, становятся все более привлекательными для ученых, поскольку они предлагают заманчивое сочетание более высокой безопасности и повышенной плотности энергии — именно столько энергии может хранить батарея. на заданный объем.

Исследователи из Университета Ватерлоо, Канада, которые являются членами Объединенного центра исследований в области хранения энергии (JCESR) со штаб-квартирой в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, обнаружили новый твердый электролит, который предлагает несколько важных преимущества.

Этот электролит, состоящий из лития, скандия, индия и хлора, хорошо проводит ионы лития, но плохо проводит электроны. Эта комбинация необходима для создания полностью твердотельной батареи, которая работает без существенной потери емкости в течение более ста циклов при высоком напряжении (выше 4 вольт) и тысяч циклов при промежуточном напряжении. Хлоридная природа электролита является ключом к его стабильности при рабочих условиях выше 4 вольт, что означает, что он подходит для типичных катодных материалов, которые составляют основу современных литий-ионных элементов.

«Главная привлекательность твердотельного электролита заключается в том, что он не может загореться и позволяет эффективно размещать его в аккумуляторной ячейке; мы были рады продемонстрировать стабильную работу при высоком напряжении», — сказала Линда Назар, заслуженный профессор химии Университета Ватерлоо и давний член JCESR.

Текущие версии твердотельных электролитов в значительной степени сосредоточены на сульфидах, которые окисляются и разлагаются при напряжении выше 2,5 вольт. Следовательно, они требуют включения изолирующего покрытия вокруг материала катода, которое работает при напряжении выше 4 вольт, что ухудшает способность электронов и ионов лития перемещаться из электролита в катод.

«С сульфидными электролитами у вас есть своего рода головоломка — вы хотите электронно изолировать электролит от катода, чтобы он не окислялся, но вам по-прежнему требуется электронная проводимость в материале катода», — сказал Назар.

Хотя группа Назара не была первой, кто изобрел хлоридный электролит, решение заменить половину индия на скандий, основанное на их предыдущей работе, оказалось выигрышным с точки зрения более низкой электронной и более высокой ионной проводимости. «Хлоридные электролиты становятся все более привлекательными, потому что они окисляются только при высоких напряжениях, а некоторые из них химически совместимы с лучшими катодами, которые у нас есть», — сказал Назар. «Недавно сообщалось о нескольких из них, но мы разработали один с явными преимуществами».

Одним из химических ключей к ионной проводимости является пересекающаяся трехмерная структура материала, называемая шпинелью. Исследователи должны были сбалансировать два конкурирующих желания — загрузить шпинель как можно большим количеством ионов, несущих заряд, но также оставить участки открытыми для движения ионов. «Вы можете думать об этом, как о попытке устроить танец — вы хотите, чтобы люди пришли, но вы не хотите, чтобы было слишком много людей», — сказал Назар.

По словам Назар, идеальной ситуацией было бы, если бы половина мест в структуре шпинели была занята литием, а другая половина оставалась бы открытой, но она объяснила, что создать такую ​​ситуацию сложно.

В дополнение к хорошей ионной проводимости лития, Назар и ее коллеги должны были убедиться, что электроны не могут легко перемещаться через электролит, чтобы вызвать его разложение при высоком напряжении. «Представьте себе игру в классики», — сказала она. «Даже если вы просто пытаетесь перепрыгнуть с первого квадрата на второй, если вы можете создать стену, которая затрудняет перепрыгивание электронов, в нашем случае, это еще одно преимущество этого твердого электролита. ».

Назар сказал, что пока неясно, почему электронная проводимость ниже, чем у многих хлоридных электролитов, о которых сообщалось ранее, но это помогает установить чистую поверхность раздела между материалом катода и твердым электролитом, факт, который в значительной степени отвечает за стабильную работу даже при высоких температурах. количества активного вещества на катоде.

Статья, основанная на исследовании «Высокая емкость, длительный срок службы 4-вольтовых керамических полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторов на основе хлоридных твердых электролитов», появилась в онлайн-издании Nature Energy 9 от 3 января.0005 .

Среди других авторов статьи Лайдонг Чжоу, аспирант Назара, член JCESR, ответственный за большую часть работы, а также Се Ён Ким, Чун Юэн Квок и Абдельджалил Ассуд, все из Университета Ватерлоо. Среди других авторов были Тонг-Тонг Зуо и профессор Юрген Янек из Университета Юстуса Либиха, Германия, и Цян Чжан из Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики.

Исследование финансировалось Управлением науки Министерства энергетики, Управлением фундаментальных энергетических наук при некоторой поддержке Канадского национального совета по науке и инженерным исследованиям.

Объединенный центр исследований в области хранения энергии (JCESR) , Центр инноваций в области энергетики Министерства энергетики США, представляет собой крупное партнерство, объединяющее исследователей из многих дисциплин для преодоления критических научных и технических барьеров и создания новой революционной технологии хранения энергии. В число партнеров, возглавляемых Аргоннской национальной лабораторией Министерства энергетики США, входят национальные лидеры в области науки и техники из академических кругов, частного сектора и национальных лабораторий. Их совместный опыт охватывает весь спектр процессов разработки технологий, от фундаментальных исследований до разработки прототипов, разработки продуктов и доставки их на рынок.

Аргоннская национальная лаборатория занимается поиском решений насущных национальных проблем в области науки и техники. Первая в стране национальная лаборатория, Аргонн, проводит передовые фундаментальные и прикладные научные исследования практически во всех научных дисциплинах. Исследователи Аргонны тесно сотрудничают с исследователями из сотен компаний, университетов, а также федеральных, государственных и муниципальных учреждений, чтобы помочь им решить их конкретные проблемы, укрепить научное лидерство Америки и подготовить нацию к лучшему будущему.