Întrebări la care încă trebuie să răspundem la o distanță dublă de EV

Michael Wang, știința materialelor și ingineria dr. candidat, folosește o cutie de mănuși pentru a inspecta o celulă a bateriei litiu-metalice într-un laborator de la Universitatea din Michigan în 2020. Credit: Universitatea din Michigan

Cercetătorii de la Universitatea Michigan reprezintă bariere în calea tehnologiei care ar putea dubla gama EV.

Următoarea generație de baterii pentru vehicule electrice, cu o gamă mai largă și o siguranță îmbunătățită, ar putea apărea sub formă de litiu metale, tehnologie solidă.

Însă la întrebările cheie despre această sursă de energie promițătoare trebuie să se răspundă înainte ca aceasta să poată face saltul de la laborator la instalațiile de producție, potrivit cercetătorilor de la Universitatea din Michigan. Și cu eforturile de a aduce vehicule electrice către o mare parte a populației, spun ei, la aceste întrebări trebuie să se răspundă rapid.

Jeff Sakamoto și Neil Dasgupta, profesori asociați de inginerie mecanică la UM, au fost cercetători de frunte în bateriile cu litiu în stare solidă în ultimul deceniu. Într-o secțiune prospectivă din revista Joule, Sakamoto și Dasgupta pun întrebări cheie cu care se confruntă tehnologia. Pentru a dezvolta întrebările, au lucrat îndeaproape cu directori din industria auto.

Inspecția celulei bateriei litiu metalice în cutia de mănuși

Michael Wang folosește o cutie cu mănuși pentru a inspecta o celulă a bateriei litiu metalice într-un laborator. Credit: Universitatea din Michigan

Marii producători de automobile se vor muta în vehicule electrice în acest an, mulți anunțând planuri de renunțare la mașinile cu motor cu combustie internă în următorii ani. Bateriile litiu-ion au permis primele vehicule electrice și rămân cea mai comună sursă de alimentare pentru cele mai noi modele provenite de la liniile de asamblare.

Acele baterii litiu-ion se apropie de performanțele maxime în ceea ce privește gama EV cu o singură încărcare. Și vin cu necesitatea unui sistem greu și greoi de gestionare a bateriei – fără de care există riscul de incendii la bord. Utilizând litiu metalic pentru anodul bateriei împreună cu o ceramică pentru electrolit, cercetătorii au demonstrat potențialul de a dubla gama EV pentru bateria de aceeași dimensiune, reducând în același timp dramatic potențialul de incendii.

“În ultimul deceniu s-a făcut o descoperire extraordinară în avansarea bateriilor cu litiu metalic în stare solidă”, a spus Sakamoto. “Cu toate acestea, unele provocări rămân în calea comercializării tehnologiei, în special pentru vehiculele electrice.”

Inspecția celulei bateriei cu litiu

Inspecția unei celule a bateriei litiu metalice într-un laborator. Credit: Universitatea din Michigan

Întrebările la care trebuie răspuns pentru a exploata acest potențial includ:

Cum putem produce ceramică fragilă, care este fragilă, pe coli subțiri de hârtie, pentru bateriile cu litiu?

Folosiți ceramică din baterii litiu-metalice, care necesită energie pentru a le încălzi până la peste 2.000 de grade Fahrenheit în timpul producției, compensează beneficiile lor de mediu în vehiculele electrice?

Pot fi adaptate atât ceramica, cât și procesul utilizat pentru producția lor pentru a ține cont de defecte, cum ar fi fisurile, într-un mod care să nu oblige producătorii de baterii și producătorii de vehicule să își reorganizeze drastic operațiunile?

O baterie metalică solidă cu litiu nu ar necesita un sistem voluminos și greoi de gestionare a bateriilor de care au nevoie bateriile litiu-ion pentru a menține durabilitatea și a reduce riscul de incendiu. Cum va afecta reducerea masei și volumul sistemului de gestionare a bateriei – sau eliminarea acestuia – asupra performanței și durabilității unei baterii în stare solidă?

Litiul metalic trebuie să fie în contact constant cu electrolitul ceramic, ceea ce înseamnă că sunt necesare echipamente suplimentare pentru a aplica presiune pentru a menține contactul. Ce înseamnă hardware-ul adăugat pentru performanța acumulatorului?

Sakamoto, care are compania sa de start-up concentrată pe baterii solide litiu-metalice, spune că tehnologia trece acum un moment. Dar entuziasmul care conduce momentul, spune el, nu trebuie să treacă înainte de sine.

Referință: „Trecerea bateriilor în stare solidă de la laborator la piață: conexiunea electromecanicii cu considerații practice” de Michael J. Wang, Eric Kazyak, Neil P. Dasgupta și Jeff Sakamoto, 26 mai 2021, Xhulle.
DOI: 10.1016 / j.joule.2021.04.001

Sunt necesare teste riguroase și analize de date, alături de transparență în cercetare, potrivit echipei UM. Acest grup include Michael Wang, acum cercetător postdoctoral la cuși Eric Kazyak, cercetător în inginerie mecanică la UM.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.