«Сжиганием» можно сделать катоды для лития

Oct 19, 2023

15 марта 2023 г., Нэнси Стауффер

Горящие предметы образуют сажу. И эта сажа содержит материалы, трансформированные во что-то другое. КакНэнси Стауффер в Массачусетском технологическом институтеобъясняет, новое исследование показало, что процесс горения можно использовать дляпроизводить катоды гораздо дешевле, быстрее, проще и с меньшими затратами энергии, чем стандартный метод. . Это еще один пример инноваций с неожиданной стороны.сокращение затрат на важнейший компонент энергетического перехода: батареи . Испытания показывают, что полученные литий-ионные аккумуляторыработают так же хорошо, как те, которые используются сегодня в электромобилях , обеспечивая сопоставимый запас хода, скорость зарядки и разрядки, а также срок службы. Важными этапами нового процесса являютсяуже используется в других отраслях промышленности, поэтому исследователи полагают, что возможна быстрая коммерциализация и масштабирование..

Использование сгорания для изготовления более качественных батарей . Команда Массачусетского технологического института работает над тем, чтобы использовать горение для получения ценных материалов, в том числе тех, которые имеют решающее значение в производстве литий-ионных батарей.Нэнси Стауффер,Новости Массачусетского технологического института.

Уже более столетия большая часть мира живет за счет сжигания ископаемого топлива. Теперь, чтобы предотвратить угрозу изменения климата, энергетическая система меняется. Примечательно, что солнечные и ветровые системы заменяют сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии и тепла, а батареи заменяют двигатель внутреннего сгорания для питания транспортных средств. По мере продвижения энергетического перехода исследователи во всем мире решают множество возникающих проблем.

Сили Денг посвятила свою карьеру размышлениям о горении. В настоящее время Дэн является доцентом кафедры машиностроения и профессором карьерного роста 1954 года. Дэн возглавляет группу Массачусетского технологического института, которая, среди прочего, разрабатывает теоретические модели, помогающие понять и контролировать системы сгорания, чтобы сделать их более эффективными и контролировать образование. выбросов, включая частицы сажи.

«Итак, мы подумали, учитывая наш опыт в области горения, как мы можем наилучшим образом внести свой вклад в энергетический переход?» — говорит Дэн. Рассматривая возможности, она отмечает, что горение относится только к процессу, а не к тому, что горит. «Хотя мы обычно думаем об ископаемом топливе, когда думаем о сжигании, термин «горение» охватывает множество высокотемпературных химических реакций, в которых участвует кислород и обычно выделяется свет и большое количество тепла», — говорит она.

Учитывая это определение, она увидела еще одну роль опыта, накопленного ею и ее командой: они могли быизучить использование горения для создания материалов для энергетического перехода . В тщательно контролируемых условияхпламя горения может быть использовано для получения не загрязняющей сажи, а ценных материалов., включая те, которые имеют решающее значение при производстве литий-ионных аккумуляторов.

Прогнозируется, что в ближайшие десятилетия спрос на литий-ионные батареи резко возрастет. Батареи потребуются для питания растущего парка электромобилей и для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечными и ветровыми системами, чтобы ее можно было доставлять позже, когда эти источники не генерируют энергию. Некоторые эксперты прогнозируют, чтоМировой спрос на литий-ионные аккумуляторы может увеличиться в десять и более раз в ближайшее десятилетие.

Учитывая такие прогнозы, многие исследователи ищут способы улучшить технологию литий-ионных аккумуляторов. Дэн и ее группа не являются учеными-материаловедами, поэтому они не занимаются созданием новых и более совершенных химических элементов для батарей. Вместо этого их цель — найти способ снизить высокую стоимость производства всех этих батарей. Ибольшая часть затрат на изготовление литий-ионной батареи связана с производством материалов, используемых для изготовления одного из двух ее электродов — катода..

Исследователи Массачусетского технологического института начали поиск способов экономии средств с рассмотрения методов, используемых сейчас для производства катодных материалов. Сырьем обычно являются соли нескольких металлов, в том числе лития, который образует ионы — электрически заряженные частицы, которые движутся, когда аккумулятор заряжается и разряжается. Технология обработки направлена ​​на производство крошечных частиц, каждая из которых состоит из смеси этих ингредиентов, атомы которых расположены в определенной кристаллической структуре, которая обеспечит наилучшие характеристики готовой батареи.