Identifikasi faktor utama yang memengaruhi masa pakai baterai lithium-air dengan kepadatan energi tinggi
HI-Tech

Identifikasi faktor utama yang memengaruhi masa pakai baterai lithium-air dengan kepadatan energi tinggi


Gambar 1. Diagram skematik baterai Li-O2 eksisting dan baterai Li-O2 dengan densitas energi lebih tinggi dikembangkan dalam penelitian ini. Kredit: Institut Nasional untuk Ilmu Material

NIMS dan SoftBank menemukan bahwa umur siklus baterai lithium-air dengan kepadatan energi tinggi sebagian besar dipengaruhi oleh rasio volume elektrolit terhadap kapasitas areal elektroda. Tim mengembangkan teknik untuk mengukur produk reaksi samping yang terbentuk dan oksigen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia baterai. Dengan menggunakan teknik ini, tim dapat secara tepat menilai keseimbangan keseluruhan antara reaktan dan produk, yang mengarah pada penemuan ini. Hasil ini dapat memfasilitasi R&D terkait dengan baterai lithium-air praktis.

Baterai lithium-air memiliki potensi untuk berkembang menjadi baterai isi ulang terbaik: baterai ringan dan memiliki kapasitas energi tinggi dan kepadatan energi teoretisnya beberapa kali lipat kepadatan energi baterai lithium-ion saat ini. Karena keunggulan potensial ini, diharapkan dapat diterapkan pada berbagai teknologi, seperti drone, kendaraan listrik, dan sistem penyimpanan listrik rumah tangga. Pusat Pengembangan Teknologi Canggih NIMS-SoftBank, didirikan pada tahun 2018, telah melakukan penelitian baterai lithium-air untuk mencapai penggunaan praktis baterai ini dalam berbagai teknologi, termasuk stasiun pangkalan ponsel, internet of things, dan HAPS (platform ketinggian tinggi stasiun). Memperpanjang masa pakai baterai sangat penting untuk tujuan ini. Sebagian besar evaluasi masa pakai baterai lithium-air berfokus pada penilaian komponen baterai individual, seperti bahan elektroda, dan hanya beberapa studi yang mengambil pendekatan untuk benar-benar membuat baterai lithium-udara dengan kepadatan energi tinggi yang fungsional dan mengevaluasi masa pakai siklusnya. Selain itu, hanya beberapa metode untuk mengukur zat secara kuantitatif yang terlibat dalam reaksi elektrokimia baterai (misalnya, oksigen yang digunakan sebagai bahan aktif katoda dan produk sampingan gas) yang tersedia. Karena keterbatasan ini, keseimbangan keseluruhan antara reaktan dan produk tidak mungkin diukur, sehingga sulit untuk mengidentifikasi faktor utama yang memengaruhi masa pakai baterai dan memperlambat penelitian dan pengembangan baterai lithium-air praktis.

Tim peneliti ini baru-baru ini mengembangkan teknik yang mampu mengukur oksigen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dan gas serta zat volatil yang dihasilkan selama siklus pengisian dan pengosongan. Tim kemudian menggunakan teknik ini untuk secara tepat menganalisis reaksi elektrokimia kompleks yang terjadi dalam baterai lithium-air dengan kepadatan energi tinggi yang dikembangkan oleh NIMS-SoftBank Advanced Technologies Development Center. Hasilnya, tim menemukan untuk pertama kalinya bahwa siklus hidup baterai lithium-udara sebagian besar dipengaruhi oleh rasio volume elektrolit terhadap kapasitas areal elektroda. Ini berarti umur siklus baterai dapat diperpanjang dengan cara mengurangi kapasitas areal elektroda dengan tetap menjaga volume elektrolit tetap konstan. Namun, penurunan kapasitas areal elektroda juga akan menyebabkan densitas energi aki berkurang. Oleh karena itu, pengembangan baterai lithium-air praktis akan membutuhkan optimalisasi parameter rasio selama proses perancangan baterai dan evaluasi bahan baterai.

Identifikasi faktor utama yang memengaruhi masa pakai baterai lithium-air dengan kepadatan energi tinggi

Sel uji dua kompartemen Li-O2 dan alat karakterisasi untuk gas yang berevolusi. DOI: 10.1039 / d0ra07924c

Dalam penelitian di masa mendatang, kami bermaksud mengembangkan metode untuk mengurangi jumlah produk sampingan yang dihasilkan oleh reaksi elektrokimia dalam baterai, sehingga mempercepat upaya Pusat Pengembangan Teknologi Canggih NIMS-SoftBank untuk menggunakan baterai lithium-air dalam penggunaan praktis.

Penelitian ini dipublikasikan di Kemajuan RSC, jurnal online, pada 2 Desember 2020.


Teknik penelitian baru menjelaskan bagian baterai lithium yang paling tidak dipahami


Informasi lebih lanjut:
Makoto Ue dkk. Keseimbangan material dalam elektroda O2 dari sel Li – O2 dengan elektroda karbon berpori dan elektrolit berbasis TEGDME, Kemajuan RSC (2020). DOI: 10.1039 / d0ra07924c

Disediakan oleh National Institute for Material Science

Kutipan: Identifikasi faktor utama yang mempengaruhi siklus hidup baterai lithium-air kepadatan energi tinggi (2021, 18 Januari) diambil pada 24 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-identification-major-factor-life -high.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Keluaran SGP