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

Tesla вновь пообещала скорый выход Roadster после многолетних задержек

Tesla вновь пообещала скорый выход Roadster после многолетних задержек

Volkswagen представила электрический ID. ERA 5X на платформе с технологиями XPeng

Volkswagen представила электрический ID. ERA 5X на платформе с технологиями XPeng

В России начали печатать полноразмерные прототипы шин на 3D-принтере

В России начали печатать полноразмерные прототипы шин на 3D-принтере

Натрий-ионные аккумуляторы: смогут ли они заменить литий в электромобилях будущего?

Натрий-ионные аккумуляторы: смогут ли они заменить литий в электромобилях будущего?

Toyota создала машину-губку для быстрой сушки испытательного трека

Toyota создала машину-губку для быстрой сушки испытательного трека

В Австралии дизельные фуры теперь можно переоборудовать в электрические

В Австралии дизельные фуры теперь можно переоборудовать в электрические

Профессор назвал способы сэкономить бензин без вреда для автомобиля

Профессор назвал способы сэкономить бензин без вреда для автомобиля

Канистра и риски: эксперт предупредил об опасных последствиях хранения бензина

Канистра и риски: эксперт предупредил об опасных последствиях хранения бензина

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию

Тест на 10 000 часов показал, что современные OLED-телевизоры все еще подвержены выгоранию