Energie
Leitartikel der Website für technologische Innovation – 12.03.2024
Illustration von Lithiumionen (in Blau), die sich durch die Struktur des neuen Festelektrolyten bewegen.
[Imagem: University of Liverpool]
Natrium-Lithium-Elektrolyt
Forscher haben ein festes Material entdeckt, das Lithiumionen so schnell leitet, dass es sich als Ersatz für flüssige Elektrolyte in aktuellen Lithium-Ionen-Batterien eignet, die ein erhebliches Brand- und Explosionsrisiko darstellen.
Lithiumelektrolyte sind wesentliche Bestandteile der wiederaufladbaren Batterien, die Elektrofahrzeuge und elektronische Geräte antreiben, und fungieren als Autobahn, auf der sich Lithiumionen hin und her bewegen, während die Batterie aufgeladen wird oder verwendet wird.
Das neue leitfähige Lithiummaterial besteht im Gegensatz zu seltenem Lithium aus reichlich ungiftigen Elementen und ermöglicht es den Ionen, Geschwindigkeiten zu erreichen, die hoch genug sind, um flüssige Elektrolyte in der aktuellen Lithium-Ionen-Batterietechnologie zu ersetzen und so die Batterielebensdauer, Sicherheit und Energiekapazität zu verbessern.
Sie wurden durch einen kollaborativen rechnerischen und experimentellen Arbeitsablauf entdeckt, der künstliche Intelligenz und physikbasierte Berechnungen zur Entscheidungsunterstützung nutzt. Eines der ganz wenigen festen Materialien, von denen angenommen wird, dass sie eine Lithium-Ionen-Leitfähigkeit erreichen können, die hoch genug für den Einsatz in praktischen Batterien ist.
Das Team hat die Funktionsweise bereits in einem Batterieprototyp demonstriert und außerdem gezeigt, dass die Struktur des Materials für seine unerwartet hohe Leistung verantwortlich ist.
Professor Matt Rucinski von der University of Liverpool sagte: „Diese Forschung demonstriert das Design und die Entdeckung eines neuen, praktischen Materials. Die Struktur dieses Materials verändert das bisherige Verständnis darüber, wie ein Hochleistungselektrolyt im festen Zustand aussieht.“ , im Vereinigten Königreich.
Zustand: Überlegener Lithiumtransport über mehrere Koordinationsumgebungen, die durch zwei anionische Pakete definiert werden
Autoren: Guoping Han, Andrej Vasilenko, Luke M. Daniels, Chris M. Collins, Lucia Corti, Ruyong Chen, Hongjun Niu, Troy D. Manning, Dmytro Antipov, Matthew S. Dyer, Jungwoo Lim, Marco Zanella, Maneel Soni, Muneeb Bahri, Hongil Joo, Yuen Dang, Craig M. Robertson, Frederick Blank, Lawrence J. Hardwick, Nigel D. Browning, John B. Claridge, Matthew J. Russinski
Magazin: Wissenschaft
doi: 10.1126/science.adh5115
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