Зубная паста и электромобили — неожиданное открытие может изменить наше будущее

Одно интересное химическое соединение может не только защитить ваши зубы от кариеса, но и помочь в создании эффективных аккумуляторов. К таким интересным выводам пришли ученые их Министерства энергетики США.

Зубная паста и электромобили — неожиданное открытие может изменить наше будущее

Множество зубных паст включают в себя фторид натрия, который служит защитой от кариеса. Однако фторсодержащие соединения обрели и неожиданное применение. Ученые из Аргоннской национальной лаборатории, выявили потенциал фторидного электролита в сохранении производительности будущих батарей.

Нелитий-ионные аккумуляторы способны сохранять вдвое или даже более энергии при заданном объеме или весе по сравнению с литий-ионными. Это означает, что они могут питать автомобили, преодолевающие гораздо большие расстояния, и, возможно, даже грузовики и самолеты, что имеет большое значение в борьбе с изменением климата. Но основная проблема заключается в том, что производительность таких батарей быстро ухудшается при зарядке и разрядке.

Один из потенциальных кандидатов — это аккумулятор на основе лития-металла, в котором металлический литий используется вместо графита в качестве анода. Катод состоит из оксида металла с никелем, марганцем и кобальтом (NMC). Несмотря на значительно большую плотность энергии по сравнению с литий-ионными батареями, их производительность быстро ухудшается после нескольких циклов зарядки и разрядки.

Исследователи предложили заменить электролит, который играет роль медиатора в процессе зарядки и разрядки. В литий-металлических аккумуляторах электролит представляет собой жидкость, состоящую из литийсодержащей соли, растворенной в растворителе. Однако проблема заключается в том, что электролит не создает надежного защитного слоя на аноде в начальных этапах использования, что приводит к потере производительности. Этот слой, известный как межфазный слой твердого электролита (SEI), является важным элементом, позволяющим ионам лития двигаться внутри батареи во время зарядки и разрядки.

Исследователи создали новый фторидный растворитель, который способен поддерживать SEI в течение множества циклов. Этот растворитель объединяет фторированный катион (положительно заряженную часть иона) с фторированным анионом (отрицательно заряженной частью), образуя ионную жидкость, состоящую из положительных и отрицательных ионов.

С использованием вычислительных ресурсов Argonne Leadership Computing Facility команда смогла более подробно изучить механизм действия этого электролита на атомном уровне. Моделирование на суперкомпьютере Theta ALCF показало, что катионы фтора начинают накапливаться на поверхности анода и катода до начала циклического заряда-разряда. Это приводит к формированию SEI, который превосходит по своей эффективности предыдущие электролиты.

Электронная микроскопия, проведенная в Аргоннской и Тихоокеанской северо-западной национальной лабораториях, подтвердила, что высокозащитный слой SEI на аноде и катоде обеспечивает стабильность во время циклической зарядки-разрядки.

Электролит, разработанный командой, имеет еще ряд преимуществ, таких как низкая стоимость, экологическая безопасность и безопасность в эксплуатации. Это открывает новые перспективы для электромобилей и других типов аккумуляторов.

Читайте также

По улицам Софии поедут роботакси

По улицам Софии поедут роботакси

Google разрешила всем разработчикам выпускать игры для Android Auto

Google разрешила всем разработчикам выпускать игры для Android Auto

Mercedes-AMG может представить свой первый электрический заряженный внедорожник 17 октября

Mercedes-AMG может представить свой первый электрический заряженный внедорожник 17 октября

Tesla покажет новый Roadster 1 октября — спустя почти девять лет после первого анонса

Tesla покажет новый Roadster 1 октября — спустя почти девять лет после первого анонса

В МИФИ научили автомобили «видеть» дорогу без спутников

В МИФИ научили автомобили «видеть» дорогу без спутников

BYD представила электрический тягач с запасом хода 600 км и зарядкой за 20 минут

BYD представила электрический тягач с запасом хода 600 км и зарядкой за 20 минут

Представлен электрический трактор Moonrider 27, который заряжается от собственной солнечной крыши

Представлен электрический трактор Moonrider 27, который заряжается от собственной солнечной крыши

Audi представила самый экономичный электромобиль в своей истории с запасом хода до 646 км

Audi представила самый экономичный электромобиль в своей истории с запасом хода до 646 км

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Моющие средства с отдушками выбрасывают в воздух триллионы твердых наночастиц

Моющие средства с отдушками выбрасывают в воздух триллионы твердых наночастиц

Робот-спасатель Link сгорел в атмосфере, не успев поднять устаревший телескоп NASA Swift

Робот-спасатель Link сгорел в атмосфере, не успев поднять устаревший телескоп NASA Swift

Магнитное поле Земли может влиять на старение живых организмов

Магнитное поле Земли может влиять на старение живых организмов

Ученые создали датчик, который чувствует влагу без прикосновения и запоминает ее

Ученые создали датчик, который чувствует влагу без прикосновения и запоминает ее