Studi menemukan terobosan baru dalam pengisian cepat untuk baterai lithium-ion
Green Tech

Studi menemukan terobosan baru dalam pengisian cepat untuk baterai lithium-ion


Asisten profesor teknik kimia Universitas Utah, Tao Gao, telah mempelajari lebih banyak tentang sifat baterai lithium-ion yang dapat menghasilkan baterai yang mengisi ulang lebih cepat dari sebelumnya. Kredit: Vincent Horiuchi / Fakultas Teknik Universitas Utah

Mungkin batasan yang paling membuat frustrasi untuk memiliki mobil serba listrik adalah berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengisi penuh baterai. Untuk Tesla, misalnya, diperlukan waktu sekitar 40 menit untuk mengisi daya hingga 80% kapasitasnya menggunakan stasiun pengisian daya yang paling kuat.

Para ilmuwan telah lama mengira hukum fisika membatasi seberapa cepat Anda dapat mengisi ulang baterai dengan aman, tetapi penelitian baru oleh asisten profesor teknik kimia Universitas Utah, Tao Gao telah membuka pintu untuk menciptakan baterai yang dapat diisi ulang hanya dalam waktu singkat. .

Penelitian Gao dirinci dalam makalah baru yang diterbitkan di jurnal ilmiah Joule. Studi ini dilakukan ketika Gao adalah peneliti postdoctoral di Massachusetts Institute of Technology di bawah pengawasan profesor teknik kimia MIT Martin Z. Bazant. Gao sekarang melakukan penelitian itu di Universitas Utah di mana dia mengembangkan lebih lanjut baterai lithium-ion canggih yang mampu mengisi daya dengan cepat.

“Pemahaman ini meletakkan dasar untuk pekerjaan teknik masa depan yang diperlukan untuk mengatasi tantangan ini,” kata Gao. “Sekarang kami tahu ke mana harus pergi. Kami memiliki visi yang jelas tentang apa yang perlu dilakukan.”

Baterai lithium-ion telah menjadi pilihan populer untuk elektronik portabel dan kendaraan serba listrik karena kepadatan energinya yang tinggi, bobot yang rendah, dan umur yang panjang. Mereka juga digunakan di komputer laptop, peralatan listrik portabel dan untuk penyimpanan energi matahari.

Tapi seberapa cepat baterai lithium-ion dapat mengisi ulang terhambat oleh fenomena yang dikenal sebagai “pelapisan lithium,” reaksi samping yang terjadi ketika ion lithium dimasukkan ke dalam partikel grafit terlalu cepat. Gao membandingkan pengoperasian baterai lithium-ion dengan bola pingpong yang dipukul bolak-balik di atas meja. Bola, atau ion litium, bergerak dari elektroda positif ke elektroda negatif selama proses pengisian. Tingkat pengisian mirip dengan seberapa cepat bola bergerak. Pelapisan litium terjadi ketika ion litium bergerak terlalu cepat dan partikel grafit dalam baterai gagal menangkapnya, Gao menjelaskan. Saat mengisi daya, hal ini dapat berbahaya dan menyebabkan baterai terbakar atau meledak, sehingga membatasi seberapa cepat baterai dapat diisi ulang. Ini juga dapat sangat merusak baterai, membatasi masa pakainya.

Penemuan Gao mengungkapkan fisika penting yang mengatur fenomena pelapisan litium dalam partikel grafit selama pengisian daya baterai dan memungkinkan prediksi pelapisan litium dalam pengoperasian baterai.

“Kami merancang eksperimen yang dapat memvisualisasikan apa yang terjadi pada elektroda negatif selama pengisian. Kami dapat melihat partikel grafit — bahan dalam elektroda negatif — dan kami dapat melihat apa yang terjadi selama pengisian baterai secara real time,” katanya. “Sekarang kami memahami fisika. Ini memberi kami arahan untuk mengatasi keterbatasan ini dan meningkatkan kinerja pengisian baterai.”

Gao percaya bahwa dengan pemahaman baru ini, teknologi baru dapat membuat aki mobil yang dapat diisi penuh lima kali lebih cepat dari biasanya, atau hanya dalam 10 menit, tanpa risiko bahaya atau penurunan kualitas terlalu cepat, katanya. Ponsel cerdas, yang biasanya membutuhkan waktu lebih dari setengah jam dengan pengisi daya tercepat, juga dapat terisi penuh hanya dalam 10 menit, katanya.

Sekarang setelah Gao dan rekan penelitinya memiliki pemahaman yang lebih baik tentang sains di balik pengisian lithium-ion, dia yakin kita dapat melihat ponsel dengan baterai yang lebih baik hanya dalam tiga hingga lima tahun dan pada mobil serba listrik dalam lima tahun. sampai 10 tahun.


Model baru, pengontrol untuk mengoptimalkan pengisian cepat kendaraan listrik


Informasi lebih lanjut:
Tao Gao dkk, Interaksi Interkalasi Litium dan Pelapisan pada Partikel Grafit Tunggal, Joule (2021). DOI: 10.1016 / j.joule.2020.12.020

Informasi jurnal:
Joule

Disediakan oleh University of Utah

Kutipan: Studi menemukan terobosan baru dalam pengisian cepat untuk baterai lithium-ion (2021, 24 Maret) diambil 24 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-inroads-fast-lithium-ion-batteries.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 tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel