Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Фотореалистичный рендеринг технологии фотовозбуждения для быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов. Принадлежит: Argonne National Laboratory
Фотореалистичный рендеринг технологии фотовозбуждения для быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов. Принадлежит: Argonne National Laboratory

Ускоренная светом быстрая зарядка литий-ионных батарей

Энергоэффективность и энергосбережение

Опубликовано: 07.11.2019

Обновлено: 12.06.2020

 1104

Как правило, литий-ионные аккумуляторы должны заряжаться медленно, чтобы восстановить полную емкость (накопленную энергию) аккумулятора, а также продлить срок его службы

Из-за исключительно высокой плотности энергии литий-ионные аккумуляторы имеют центральное значение во многих современных электрических энергосистемах. Однако серьезным ограничением остается все еще низкая скорость зарядки до полной емкости.

До сих пор не было способов увеличить скорость зарядки без ущерба для плотности энергии и электрохимических характеристик. Оказывается, скорость зарядки катода может быть значительно увеличена за счет взаимодействия с белым светом. Было обнаружено, что простое воздействие на катод лучом концентрированного света, например, белого света от ксеноновой лампы, сокращает время зарядки батареи в два и более раз.

Это обеспечивается за счет индуцирования микросекундного долгоживущего состояния с разделенным зарядом, состоящего из Mn⁴⁺(дыра) плюс электрон. Это приводит к образованию более окисленных металлических центров, а выбрасываемые ионы лития создаются под действием света и смещения напряжения. Ожидается, что это открытие может проложить путь к разработке новых технологий быстрой зарядки аккумуляторов.

Как правило, литий-ионные аккумуляторы должны заряжаться медленно, чтобы восстановить полную емкость (накопленную энергию) аккумулятора, а также продлить срок его службы. В зависимости от физико-химических свойств композитных электродов, быстрая зарядка постоянным током в принципе возможна, когда используются физические морфологии активных частиц или низкие нагрузки электродов наноструктурных материалов.

Однако эти подходы приводят к ограниченным объемным плотностям энергии (количеству запасенной энергии на объем материала) внутри аккумуляторного блока. Поэтому требуется новая парадигма для аккумуляторных технологий, чтобы преодолеть эти препятствия, которая приведет к увеличению срока службы аккумуляторов при необходимости в быстрой зарядке, особенно для электромобилей, работающих только на аккумуляторах, и портативной электроники.

Владельцы электромобилей беспокоятся о дальности пробега, поскольку уровень заряда с каждым километром становится все ниже, когда местоположение ближайшей зарядной станции еще далеко. Быстрая зарядка остается критической проблемой, если такие автомобили когда-либо захватят большой сегмент рынка транспортных услуг. Зарядка полностью разряженного электромобиля обычно занимает около восьми часов.

В настоящее время предполагается использование специальных станций подзарядки, которые обеспечат сверхбыструю зарядку электромобилей гораздо более высоким током. Однако пропуск слишком большого тока за слишком короткое время ухудшает характеристики батареи.

Как правило, литий-ионные аккумуляторы для транспортных средств заряжаются медленно для получения полной электрохимической реакции. Эта реакция включает удаление лития из оксидного катода и вставку его в графитовый анод.

Обычные литий-ионные аккумуляторы помещены в футляр, куда не проникает свет. Чтобы изучить процесс зарядки, исследовательская группа сделала небольшие литий-ионные элементы («монеты») с прозрачными кварцевыми окнами. Затем они испытывали эти элементы, с белым светом, проникающим через окно на катод, и без него.

Ключом стало взаимодействие полупроводника LiMn₂O₄, который широко используется в качестве катода для накопления энергии, со светом. Поглощая фотоны во время зарядки, элемент марганец изменяет свое состояние заряда с трехвалентного на четырехвалентное (Mn³⁺ на Mn⁴⁺). В ответ ионы лития выпускаются быстрее, чем это происходило бы без процесса фотонного возбуждения.

Это условие ускоряет реакцию батареи, которая приводит к более быстрой зарядке без ухудшения характеристик батареи или срока ее службы.

 

Источник: https://doi.org/10.1038/s41467-019-12863-6

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Ферма для майнинга биткойнов с аналогичным Antminer S19 Pros оборудованием. Marco Krohn, CC BY-SA 4.0. Wikimedia Commons

Потребление электроэнергии при майнинге криптовалюты - биткойнов

Обновлено: 04.01.2022
 617
Фото: www.wonderopolis.org

Как уровень влажности влияет на нагрев бутылки с напитком

Обновлено: 04.05.2020
 1009
Фото: Красивые дома из бамбука. BBC

Взаимосвязь теплопроводности со структурой бамбука

Обновлено: 04.05.2020
 1415

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Новости, обзоры, события113
    • Вентиляция и кондиционирование28
    • Оборудование и материалы85
    • Исследования40

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.