Что такое электролит в аккумуляторе: Электролит: основа свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов

Содержание

Электролит: основа свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов

В качестве стартерных батарей в автотранспорте используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Функционирование аккумулятора обеспечивается специальным раствором серной кислоты — электролитом. О том, что такое аккумуляторный электролит, каких типов он бывает, и как его использовать — читайте в статье.


Что такое электролит?

Аккумуляторный электролит — водный раствор серной кислоты, предназначенный для использования в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях (АКБ). Электролит готовится путем растворения концентрированной серной кислоты в дистиллированной воде, молекулы кислоты в данном растворе диссоциируют (распадаются) на ионы — это явление наделяет электролит электропроводящими свойствами.

Аккумуляторный электролит имеет следующее назначение:

  • Изготовление аккумуляторных батарей;
  • Ввод в эксплуатацию сухозаряженных батарей;
  • Восстановление АКБ при загрязнении или утечке электролита, коротких замыканиях между пластинами и других неисправностях.

Но прежде, чем применять электролит для той или иной цели, необходимо разобраться в его характеристиках и особенностях применения.


Зачем в аккумуляторе электролит?

Электролит, свинцовые пластины и пористый диоксид свинца (PbO2) — три основных компонента свинцово-кислотного аккумулятора. Именно в присутствии кислотного электролита протекают электрохимические реакции, делающие возможным накопление и отдачу аккумулятором электрического заряда.

Во время разряда АКБ металлический свинец и оксид свинца вступают в реакцию с серной кислотой (точнее — с ее отрицательными ионами SO4 и положительными ионами H), образуя сульфат свинца (PbSO4) и воду, при этом на анодных пластинах выделяются избыточные электроны. На катодных пластинах, напротив, наблюдается недостаток электронов, благодаря этому при замыкании анода и катода между ними возникает электрический ток. Во время заряда АКБ проходят обратные реакции — под действием тока от стороннего источника из сульфата свинца образуются чистый свинец, диоксид свинца и кислота.

В ходе данных реакций количество серной кислоты и воды в электролите изменяется, что приводит к изменению его плотности и объема. При разряде АКБ концентрация кислоты понижается, а концентрация воды немного увеличивается, что приводит к падению плотности и к некоторому увеличению объема электролита. В процессе заряда плотность повышается, а объем несколько понижается.


Типы и характеристики электролитов

Электролит изготавливается смешиванием концентрированной серной кислоты и дистиллированной воды в строго определенных пропорциях. Для изготовления электролита используется специальная аккумуляторная серная кислота (по ГОСТ 667-73) и дистиллированная вода (по ГОСТ 6709-72). Данный раствор используется во всех типах современных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Главная характеристика электролита — плотность. Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб. см, поэтому для достижения необходимой плотности кислота смешивается с водой.

Плотность электролита в значительной степени зависит от двух параметров: температуры и степени заряда аккумулятора.

О зависимости плотности электролита в зависимости от заряда АКБ мы сказали выше: при заряде плотность повышается, при разряде — понижается. Зависимость плотности электролита от температуры простая: при снижении температуры плотность падает, при повышении — возрастает. Поэтому нормальная плотность определяет при температуре +25°C, а чтобы верно измерять плотность при любой температуре, используют таблицу поправок к показаниям ареометра:

Температура электролита,
°C
Поправка к показаниям ареометра,
г/куб. см
-55 … -41-0,05
-40 … -26-0,04
-25 … -11-0,03
-10 … +4-0,02
+5 … +19-0,01
+20 … +300
+31 … +45+0,01
+46 … +60+0,02

Например, если электролит при температуре +25°C имеет плотность 1,28 г/куб.  см, то при температуре -15°C он имеет плотность 1,25 г/куб. см, а при нагреве до +50°C (что часто бывает в подкапотном пространстве автомобиля) плотность повышается до 1,3 г/куб. см.

Чтобы компенсировать изменение плотности электролита в АКБ транспортных средств, эксплуатируемых в различных климатических поясах, применяются электролиты большей или меньшей плотности:

  • Летние и для жаркого климата — плотностью 1,23-1,24 г/куб.см;
  • Для умеренного и холодного климата — 1,27-1,28 г/куб.см;
  • Зимние и для холодного климата — 1,3-1,34 г/куб.см.

Кроме того, при повышении плотности электролита повышается его морозоустойчивость — более плотные электролиты устойчивы к замерзанию, поэтому они лучше подходят для эксплуатации в холодное время года и в холодных климатических поясах.

Сегодня можно купить электролит необходимой плотности, освободив себя от непростой процедуры приготовления правильного по характеристикам электролита из кислоты и воды. Электролит продается в тарах емкостью от 1 до 20 литров, поэтому всегда можно приобрести нужный для работы объем.


Использование аккумуляторного электролита

Сразу нужно отметить, что электролит не используется для текущего обслуживания аккумулятора. Наиболее часто в АКБ снижается уровень электролита и падает его уровень, в этом случае обслуживание выполняется добавлением воды. Дело в том, что в процессе работы аккумулятора из электролита испаряется вода, а кислота остается на месте. Также потеря воды может возникать в случае перезаряда аккумулятора — при достижении определенной плотности концентрация серной кислоты в электролите снижается и ее уже не хватает для нормального протекания указанных выше электролитических реакций. В этих условиях начинается процесс электрохимического разложения воды на водород и кислород — это проявляется «кипением» электролита, а образовавшиеся газы улетучиваются. В обоих случаях — при испарении и разложении воды — плотность электролита повышается, для ее восстановления необходимо использовать воду.

Наиболее часто электролит применяется для восстановления работы аккумулятора в случае замерзания электролита с последующей потерей его характеристик. Если электролит в АКБ замерз, то, прежде всего, необходимо занести его в теплое помещение и дождаться оттаивания. После этого аккумулятор следует поставить на зарядку с малым током — рекомендуется ток около 1 ампера и срок зарядки до 2 суток. В ходе зарядки нужно измерять плотность электролита, если она начнет повышаться, то его можно нормально зарядить и эксплуатировать.

Если же ни при каких условиях плотность не повышается, то следует произвести замену электролита. Это выполняется следующим образом:

  1. Слить электролит из всех банок батареи;
  2. Промыть банки дистиллированной водой;
  3. Добавить новый электролит до указанного уровня;
  4. Оставить аккумулятор на 2-3 часа для пропитки пластин электролитов;
  5. Зарядить АКБ малым током 0,5-1 ампер в течение 2 суток.

Зарядку следует остановить, когда плотность электролита и напряжение на клеммах будут стабильными в течение хотя бы двух часов.

Но если замерзание аккумулятора вызвало деформацию или разрушение пластин, то менять электролит уже бесполезно — нужно покупать новую батарею.

Аналогично устраняются и другие проблемы с аккумулятором — утечка или загрязнение электролита, ремонт АКБ после короткого замыкания и т.д. Но в этих случаях прежде нужно проверить аккумулятор на целостность и ремонтопригодность, при обнаружении трещин и других физических повреждений батарея ремонту не подлежит, ее нужно утилизировать.

Особый случай — ввод в эксплуатацию сухозаряженных аккумуляторов, которые поставляются без электролита. Обычно для подготовки такого аккумулятора его нужно заполнить электролитом и дождаться достижения необходимой плотности — все эти действия обязательно прописаны в инструкции к аккумулятору. Предварительную зарядку сухозаряженного АКБ проводить не нужно!

Во всех случаях необходимо правильно рассчитывать объем электролита, чтобы сделать правильную покупку. Объем электролита в АКБ зависит от его напряжения и электрической емкости. Наиболее распространенные 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 55-60 А·ч вмещают 2,5-3 литра, емкостью 75-90 А·ч — от 3,5 до 5 литров. Большие 24-вольтовые АКБ емкостью свыше 100 А·ч могут содержать 10 и более литров электролита. При покупке рекомендуется брать электролит с небольшим запасом, так как в процессе работы возможны непредвиденные потери и утечки.

Что доливать в аккумулятор: воду или электролит?

Что доливать в аккумулятор: воду или электролит?

Электролит представляет собой жидкость состоящую из серной кислоты и дистиллированной воды. В некоторых ситуациях уровень электролита в аккумуляторе падает и требуется его нормализовать. В зависимости от причин снижения уровня в батарею доливают либо электролит, либо дистиллированную воду. Как же узнать, что именно залить в АКБ?

В аккумулятор доливают электролит, если падение его уровня вызвано повреждением корпуса, либо вытеканием при наклоне. В аккумулятор доливают дистиллированную воду в тех случаях, когда произошло ее выкипание (испарение), т. к. выкипает именно вода, а не серная кислота.

Как доливать дистиллированную воду
Для доливки воды требуется именно дистиллированная вода. Сырая вода из под крана, либо кипяченная не подходит, т.к. содержит в себе примеси, которые негативно сказываются на протекании химических процессов и даже способны ухудшить состояние батареи, т.к. примеси оседают на элементах батареи. Кипячение не удаляет из воды жесткие примеси, соли и металлы, кипячением можно только убить бактерии и микробов в воде.

Марка дистиллированной воды, которую будете заливать, значения не имеет. У батареи выкручиваются пробки и аккуратно доливается вода до уровня, который нанесен на моноблоке. Если моноблок не прозрачный, то доливают столько воды, чтобы скрыть электроды полностью, а запас воды сверху составлял не менее 1 см.

После процедуры доливки воды, батарею рекомендуется зарядить на зарядном устройстве. Полностью заряженная батарея будет иметь плотность 1,26-1,28. Если плотность значительно отличается, то что-то пошло не так и вам лучше обратиться к специалистам.

Как доливать воду в необслуживаемый аккумулятор без доступа к банкамдоливка воды в аккумулятор
На практике без доступа в банки делают необслуживаемые аккумуляторы по кальциевой технологии, т.е. которые не требуют доливки жидкости на протяжении всего срока службы. Но случается, что при перезаряде выкипание все же происходит. Если доступа в аккумулятор нет, а долить жидкость нужно, то придется помучатся. Рекомендуется высверлить в крышке АКБ небольшие отверстия 2-4 мм. и в них шприцом аккуратно долить дистиллированную воду.


Что будет, если вместо воды долить электролит
Если в батарею требуется долить дистиллированную воду, а вы дольете электролит, то после зарядки батареи его плотность превысит 1,30 и содержание серной кислоты станет запредельным. Это приведет к ускоренной сульфатации пластин батареи и выходу его из строя. Аккумуляторы с повышенной плотностью существуют и используются на крайнем севере, чтобы в батареи не образовывался лед, но при этом сам аккумулятор в таком состоянии способен отработать не более 1 года.

Как доливать электролит в аккумулятор
Перед тем, как электролит в аккумулятор заливать, его требуется сначала приготовить. В батарею можно доливать только электролит плотностью 1,26-1,29. Корректирующий электролит плотностью 1,40 можно доливать лишь в том случае, когда залили дистиллированной воды больше, чем этого требовалось и плотность даже после зарядки не поднялась для рекомендованного значения. В продаже можно найти готовый электролит, который можно сразу доливать в банки батареи. Корректирующий электролит придется разбавлять дистиллированной водой. Здесь нужно быть предельно внимательный и соблюдать строгие правила техники безопасности. Есть один серьезный нюанс – электролит (серная кислота) тяжелее воды, поэтому воду доливают в электролит, а не наоборот. В противном случае процесс разбавления будет сопровождаться брызгами, которые могут попасть на оголенные участки кожи.

Замена электролита в аккумуляторе
Замена электролита в аккумуляторе – процедура не только бесполезная, но и наоборот вредная. Срок службы аккумулятора подходит к концу в основном из-за оплывания активной массы – она с пластин осыпается на дно аккумулятора в виде шлама. От этого электролит темнеет, а аккумулятор теряет емкость. Темные электролит — это следствие оплывания активной массы, а не причина выхода его из строя. Смена электролита не вернет аккумулятору емкость, но при этом способна убить батарею.

Дело в том, что шлам скапливается на дне моноблока, а при опрокидывании его для сливания электролита шлам перемещается на внутреннюю часть крышки батареи и в следствии попадает на оголенные элементы электродов, которые сверху не защищены сепараторами-изоляторами. В итоге происходит замыкание в одной или нескольких банках аккумулятора.

состав и свойства — Информация

Пластиковый корпус и два контакта для подключения проводов. Именно так представляется автомобильный аккумулятор большинству из современных владельцев авто. Однако чтобы эксплуатировать его максимально эффективно, безопасно и без неожиданных сюрпризов, о батарее стоит знать немного больше.

 

Сегодня речь пойдет о столь важной составляющей конструкции авто и мото аккумуляторов, как электролит. Он представляет собой раствор серной кислоты, которая считается, пожалуй, одним из ключевых химических соединений в мире. Это обусловлено широким спектром ее применения. Раствор серной кислоты продается под различными наименованиями, которые зависят от степени крепости, а также уровня чистоты. Приведем несколько распространенных примеров:

 

  • Камерная кислота – раствор серной кислоты с водой в пропорции от 60:40 до 70:30.
  • Башенная кислота – раствор с соотношением от 75:25 до 82:18.
  • Купоросное масло с содержанием серной кислоты до 97%.
  • 100% серная кислота – моногидрат.

 

Если говорить о максимальной крепости, получаемой способом выпаривания, то этот параметр может достигать 98,5%. Однако для заправки аккумуляторных батарей ключевое значение приобретает чистота растворов купоросного масла с химической точки зрения.

 

Отметим также, что концентрированной серной кислотой называется совершенно прозрачная жидкость, не имеющая ни цвета, ни запаха. Она обладает консистенцию легкого масла. Ее удельный вес составляет 1б84 при температуре 15°С. В ней содержится примерно 95% серной кислоты. Концентрат может смешиваться с водой в любой пропорции. Изготавливая электролит в бытовых условиях, следует помнить, что смешивание воды и кислоты вызывает выделение значительного количества тепла. Температура кипения концентрированной серной кислоты составляет 338 градусов Цельсия.

 

Интересным фактом из курса химии является сокращение объема раствора. Примечательно то, что при смешении двух объемов серной кислоты и воды, соответственно, их итоговый объем будет меньше, чем суммарный.

 

Также обратите внимание на то, что удельный вес или плотность электролита авто или мото аккумулятора имеет непосредственную зависимость от тех температур, при которых работают аккумуляторы. Так, при эксплуатации в условиях низких температур нужен более плотный электролит. А в жарких странах – напротив – плотность электролита сознательно снижается. Это объясняется тем, что при таких температурах существенно повышается химическая активность раствора.

 

В заключение отметим, что плотность электролита также зависит от того, в каких режимах эксплуатируется батарея. Так, данный параметр для тяговых аккумуляторов обычно составляет 1.26 кг\с м³ , пусковые и осветительные источники питания имеют плотность до 1.3 кг\с м³ и т.д. Для автомобильных аккумуляторных батарей эта характеристика читается нормой, когда составляет 1.28 кг\с м³ .

23.08.2013, 69179 просмотров.

Что представляет собой электролит и насколько он опасен

Электролит в автомобильных аккумуляторах, представленных в продаже, — та среда, в которой происходят химические реакции, в результате которой происходит накопление и отдача электроэнергии для питания электрооборудования транспортного средства при выключенном двигателе.

Электролит, присутствующий в автомобильных и мотоаккумуляторах, представлен разбавленной серной кислотой. Это – агрессивная химическая среда, требующая осторожного обращения. Попадание брызг электролита на кожу или в глаза вызывает очень болезненные ощущения и ожоги. Вылечить их трудно.

Свинцово-кислотный АКБ — один из самых распространенных типов аккумуляторных батарей, использующийся как источник электроэнергии в автомобилях, мотоциклах, мопедах и прочих ТС. Необходимость купить автомобильные аккумуляторы этого типа возникает у большинства авто-мото-любителей. Вот почему с электролитом приходится иметь дело многим владельцам транспортных средств.

Меры предосторожности при обращении с электролитом:

  1. Серная кислота (h3SO4) – ядовитое вещество, поэтому, работая с АКБ, обязательно надевайте специальные очки, резиновые перчатки и фартук. Они защитят от ожогов, порчи кузова машины, мотоцикла и т.д., одежды.
  2. На этот случай всегда имейте под рукой нейтрализующие аккумуляторную кислоту средства – раствор нашатырного спирта или соду. При попадании электролита на тело и проч. сразу же нейтрализуйте ее действие, потом смойте струей воды. При попадании в глаза промывайте их не менее четверти часа, после чего сразу же обращайтесь к врачу.
  3. Если Вы предпочитаете не покупку готового электролита для АКБ своего автомобиля или мототехники, а готовите самостоятельно, то советуем вливать концентрированную h3SO4 в воду тонкой струей (только в не металлическую емкость), постоянно помешивая раствор. Поступать наоборот — вливать воду в кислоту — недопустимо. В этом случае в результате выделяемого при смешивании тепла образуются капельки кислоты, которые начинают брызгать в разные стороны.
  4. При постановке свинцово-кислотных автоаккумуляторов на зарядку, не закручивайте пробки заливочных емкостей. Дайте образующимся в процессе зарядки батареи газам свободный выход иначе корпус АКБ взорвется.
  5. При постановке кислотных обслуживаемых аккумуляторов обязательно выкручиваются пробки заливочных отверстий для свободного выхода образующихся в процессе зарядки газов. В противном случае скопившийся в корпусе водород взорвет аккумулятор.

Выбирая автомобильный аккумулятор в Балашихе или Реутове, можно остановиться на современной необслуживаемой модели. Если же Вы предпочитаете обслуживаемую АКБ, то при работе с ней не пренебрегайте общими мерами предосторожности.

Поблизости от заряжающейся батареи нельзя допускать открытого огня, искр (проводить сварные работы, например), короткого замыкания, курить. Помещение, где происходит зарядка, должно хорошо проветриваться. Если есть необходимость в проверке токопроводящих кабелей автомобиля, то обесточьте электрическую систему и не включайте зажигание. Присоединяя и отсоединяя провода зарядного устройства к АКБ, тоже сначала обесточьте его. И последняя предосторожность, которую нужно строго соблюдать автолюбителю: первым при отключении автоаккумулятора отсоединяйте провод массы, а при подключении он подсоединяется последним.

Что делать, если электролит замерз в аккумуляторе

Первые зимние морозы в этом году застали меня врасплох. А все потому, что в силу своей загруженности я не подготовил свой любимый автомобиль надлежащим образом к эксплуатации в зимнее время. Конечно же масло в двигателе и фильтр я поменял, так же проверил другие технические жидкость, но вот аккумулятор, не заслужено, остался без моего должного внимания. И как результат при падении температуры до каких то -25 градусов Цельсия стартер даже не пытается повернуть двигатель. Такой «сюрприз», если честно, я не ожидал, так как был уверен, что мой годовалый 60 амперный Titan Standart справится с любыми сюрпризами погоды. К тому же, автомобилю необходима всего лишь 45 амперная аккумуляторная батарея. Но моя необоснованная уверенность, в купе с кратковременной эксплуатацией автомобиля, при которой я совершал непродолжительные, минут по 10, поездки от дома до работы и обратно, дали свой результат – аккумулятор полностью разрядился в результате чего электролит потерял свою плотность и по сути превратился в воду, а вода как известно при -25 имеет свойство застывать, что и случилось с электролитом.

Первое что необходимо сделать в подобной ситуации это незамедлительно снять аккумулятор с автомобиля и поставить в теплое место, например занести домой. Далее необходимо тщательно осмотреть корпус батареи на предмет трещин, так как при застывании электролит, как и вода расширяется, а это может повредить корпус. Если при осмотре дефектов не найдено, тогда необходимо просто дождаться когда электролит разморозится при комнатной температуре. Если же трещины в корпусе имеют место быть и могут привести к вытеканию электролита, тогда скорее всего придется задуматься о покупке нового аккумулятора.

После того, как электролит полностью разморозится и не будет видно следов льда, необходимо тщательно очистить клеммы и корпус батареи. Для того, чтобы исключить паразитные токи, которые могут привести к разряду аккумулятора, необходимо верхнюю часть корпуса протереть слабым раствором пищевой соды. Особое внимание необходимо уделить корпусу вокруг клемм.

Когда аккумулятор будет приведен в надлежащий вид, очищен от грязи, необходимо замерить плотность электролита с помощью ареометра, прибора для измерения плотности жидкостей. Кстати данный прибор должен быть в гараже у каждого уважающего себя автолюбителя. Измерения плотности скорее всего покажут значения близкие к 1 г/см3. Это как раз и говорит о глубоком разряде батареи и о том, что электролит превратился в воду. Далее необходимо проверить уровень жидкости, электролита должны быть столько, чтобы пластины были полностью погружены в электролит. Если электролита мало, то необходимо добавить дистиллированной воды, ни в коем случае не добавляйте электролит, так как это может вызвать разрушение пластин.

После этого необходимо приступить к восстановлению работоспособности стартерной батареи. Для этого необходимо на вооружении иметь зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Кстати в интернете бытует мнение, что старые советские зарядники на основе обычного трансформатора, дают результаты лучше, чем современные зарядные устройства с импульсным трансформатором. Подтвердить или опровергнуть данное утверждение я не могу, так как считаю, что качество зарядника в первую очередь зависит от качества тока на выходе, а не от способа его получения. И так аккумулятор необходимо вынести в проветриваемое помещение, например в гараж или же на балкон, так как при зарядке выделяются газы, которые могут негативно повлиять на здоровье и между прочим являются взрывоопасными, в их составе имеются водород и кислород. Далее необходимо открыть банки батарей, к клеммам аккумулятора подключить выводы от зарядного устройства соблюдая полярность (плюс к плюсу, минус к минусу) ручку регулировки тока на зарядном устройстве поставить в минимальное значение и после этого включить зарядник в сеть. Далее ток на выходе необходимо довести до 1/10 емкости аккумулятора, то есть если батарея емкость 60 Ампер часов, то необходимо выставить ток на выходе 6 Ампер. Так как батарея полностью разрядилась и находится по сути в критическом для неё состоянии, необходимо регулярно проверять процесс зарядки, и примерно через час-полтора ток заряда необходимо уменьшить в два раза, в нашем случае до 3 Ампер. Таким током продолжаем зарядку еще около полутора часов и опять понижаем ток заряда в два раза и продолжаем процесс реанимации батареи током 1,5 Ампера. Заряд данным током ведем до тех пор пока электролит не начнет обильно кипеть с выделением газов и характерным звуком, чтобы не пропустить момент необходимо регулярно проверять процесс зарядки. После того как электролит начал обильно кипеть понижаем ток до минимальных значений при которых кипение практически прекращается, ток в данном случае составит от 0,5 до 1 Ампера. До этого момента, как правило, с начала зарядки пройдет около 3-7 часов и можно сделать непродолжительный перерыв, для того чтобы сделать промежуточные замеры плотности электролита в банках. Плотность за данное время должна подняться и начать выравниваться по всем банкам, значение будет около 1,20 г/см3, но может отличаться в ту или иную сторону.

После промежуточных измерений возвращаем аккумулятор обратно и подсоединяем к зарядному устройству. Ток заряда не должен превышать 1 Ампер, даже лучше 0,5 Ампера. Данным пониженным током заряд ведем до тех пор пока плотность электролита не достигнет требуемых значений для вашей батареи, это как правило, 1,27 г/см3. Процесс зарядки будет продолжать примерно сутки, но бывают случаи когда с целью поднятия плотности и выравнивания её значений по всем банкам, процесс зарядки продолжается и двое суток. Более продолжительный процесс зарядки без изменения параметров плотности в нужном направлении нецелесообразен и будет свидетельствовать о необходимости покупки новой батареи.

Технология залитого аккумулятора от VARTA®

VARTA® предлагает обширную линейку залитых свинцово-кислотных аккумуляторов для широкого диапазона автомобилей. Каждый аккумулятор создан, чтобы отвечать специфическим требованиям наших потребителей во всем мире — как производителей оборудования, так и покупателей на рынке компонентов.

Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы являются наиболее распространенным типом аккумуляторов. Жидкий электролит, состоящий из серной кислоты и воды, покрывает все внутренние детали. Залитые аккумуляторы VARTA обладают герметичной конструкцией, поэтому они защищены от протеканий.

Залитые аккумуляторы для легковых автомобилей

Наши залитые 12-вольтовые аккумуляторы разработаны, чтобы удовлетворять потребности в электроэнергии современных автомобилей, и обеспечивают надежную пусковую мощность снова и снова в самых сложных климатических условиях. В них используется наша эксклюзивная технология решетки PowerFrame®.

Залитые аккумуляторы для водного транспорта

Мы предлагаем широкий диапазон пусковых аккумуляторов и аккумуляторов глубокого цикла для водного транспорта, которые позволяют нашим покупателям дольше быть на воде. Мы предлагаем аккумуляторы для водного транспорта на любой вкус: от высокомощных стартерных аккумуляторов до стандартных или улучшенных аккумуляторов глубокого разряда с жидким электролитом. В отличие от стандартных залитых аккумуляторов, аккумуляторы VARTA Professional Dual Purpose защищены от разлива и позволяют наклонять себя до 90° на короткое время.

Преимущества:

  • Стартерные аккумуляторы обеспечивают короткий и мощный импульс для запуска двигателя.
  • Аккумуляторы глубокого разряда запускают двигатели и питают приборы, если двигатели не запущены.
  • Более прочная конструкция с улучшенными характеристиками работы в циклическом режиме продлевают время эксплуатации для применений с глубоким разрядом.

Залитые аккумуляторы для гольф-мобилей

Нужен ли вам аккумулятор для перемещения по полю для гольфа или надежный источник энергии для промышленного применения, типа ножничных подъемников или поломоечных машин, наши аккумуляторы для гольф-мобилей обеспечивают необходимую производительность в режиме глубокого разряда.

Преимущества:

  • Активная масса высокой плотности и сплав решетки со специальной формулой позволяют аккумулятору выдерживать нагрузку множественных циклов разряда.
  • Механически соединенные отверстия для удобного долива воды.
  • Прочные пластины и плотная установка компонентов для виброустойчивости.

Залитые аккумуляторы для газонокосилок и садовой техники

Наши аккумуляторы для газонокосилок и садовой техники разработаны так, чтобы обеспечивать надежную пусковую мощность раз за разом. Характеристики продукта:

  • Удобная конструкция, не требующая обслуживания.
  • Конверты-сепараторы защищают пластины, обеспечивают необычайную пусковую мощность и предотвращают от внутреннего замыкания.

Залитые аккумуляторы для тяжелых грузовиков

Наши аккумуляторы высокой мощности для коммерческого применения обеспечивают высочайшую производительность и увеличенный срок службы в циклах для самых сложных условий. Технология решетки PowerFrame® обеспечивает более длительный срок службы, устойчивость к коррозии и до 70 % лучшее прохождение тока.

Кроме того:

  • Усиленные полюсные мостики и горячий компаунд на ушках пластин увеличивают устойчивость к вибрации.
  • Встроенные складные ручки обеспечивают простую переноску и установку.
  • Устойчивый к ударам корпус с усиленными торцевыми стенками для большей прочности.
  • Прочные сепараторы предотвращают короткие замыкания.

Электролит для автомобильных аккумуляторов

Что такое электролит, его функции

Электролит в аккумуляторе автомобиля — это особая жидкость, обеспечивающая необходимое накопление энергии. От состава и качества такого проводника во многом зависит производительность и срок службы баратеи. Этот показатель измеряется циклами зарядка-разрядка и может отличаться для различных типов аккумулятора. Непосредственно в самом электролите происходит сохранение энергии после подзарядки. Большинство современных аккумуляторов работают с использованием электролитных растворов.

Отличия электролитов для разных типов аккумуляторов

Автомобильные аккумуляторные батареи можно классифицировать по типу используемых веществ. В основном они представлены двумя типами АКБ: щелочными и кислотными. Уже по названию становится понятно, что у них совершенно разная среда электролитного раствора. При покупке или замене жидкости необходимо учитывать этот момент, иначе батарея придет в негодность.

Состав электролитных растворов:

  • Для щелочных АКБ используется смесь дистиллированной воды с растворенными в ней солями металлов.
  • Кислотные аккумуляторы в качестве проводника используют раствор серной кислоты. Его плотность должна быть в пределах 1,1-1,3 гр/см³. Для самостоятельного приготовления раствора необходимо смешать кислоту и дистиллированную воду.

Недостатком подобных устройств можно считать необходимость регулярного осмотра и доливки в емкость дистиллированной воды. Батарея может выйти из строя при использовании обычной воды или другой подобной жидкости. Дело в том, что дистиллированная вода очищена от подавляющего большинства минеральных примесей. При использовании обычной жидкости, эти элементы вступают в реакцию с кислотой, что приводит к выпадению осадка и появлению налета на пластинах АКБ. Применение дистиллированной воды хорошего качества позволит избежать таких ситуаций и продлит срок полезной эксплуатации батареи.

Процесс изготовления электролита

Для дозаливки АКБ используется только дистиллированная вода, но этот момент относится к приобретенной батарее с уже набранным электролитным раствором. Если же аккумулятор продавался «сухим», приготовить раствор и осуществить его заливку придется самостоятельно. С этим справится любой человек, главное — соблюдать меры безопасности и пропорции разведения веществ.

Для приготовления такого раствора используется серная кислота именно для АКБ. Она подвергается более высокой степени очистки, а ее плотность обычно составляет 1,84 гр/см³. Применение других типов веществ не может обеспечить необходимую чистоту и концентрацию раствора. Если самостоятельное приготовление вызывает затруднения, можно также использовать готовую купленную жидкость для дозаливки АКБ.

Приготовление электролита с кислой средой:

  1. Емкость для разведения используется исключительно керамическая или из эбонита. Стекло быстро приходит в негодность вследствие агрессивного воздействия кислоты. Объем емкости также имеет значение и должен составлять не менее четырех литров.
  2. Подходящий инструмент для размешивания раствора. Он также должен обладать стойкостью к кислой среде.
  3. Ареометр — специальный прибор, измеряющий плотность жидкости. Для конкретного случая он должен определять плотность раствора кислоты (продается в автомагазинах).
  4. Защитное снаряжение, включающее не только плотную одежду (рабочий фартук), но и перчатки, а также очки для защиты органов зрения.
  5. В первую очередь необходимо промыть все элементы, с которыми будет впоследствии контактировать химикаты, дистиллированной водой. Это позволит избежать попадания в раствор посторонних примесей.
  6. Важный момент: в емкость сначала наливают воду, а уже затем добавляют кислоту. Обратная последовательность вызовет бурную химическую реакцию с сильным повышением температуры. При такой ситуации трудно будет избежать ожогов и порчи окружающей обстановки, поэтому это правило следует запомнить обязательно.
  7. При добавлении кислоты в жидкость, необходимо тщательно медленными движениями перемешать раствор, добиваясь однородного состояния.
  8. Плотность электролитного раствора зависит от марки АКБ, поэтому этот момент обязательно стоит посмотреть в инструкции оборудования.
  9. Для приготовления одного литра раствора следует взять 0,35 л серной кислоты и 0,7 — воды. При смешении, объем жидкости немного уменьшается. Кроме того, следует учитывать и температуру раствора, которая также влияет на его плотность. Желательно проводить замеры несколько раз, а использовать готовый раствор только после того, как окончательно убедитесь в его пригодности.

Заливка раствора в АКБ осуществляется при помощи воронки и все того же инструмента для помешивания. Делать это необходимо очень аккуратно, чтобы не вызвать нежелательных химических реакций в батарее. Остатки раствора не стоит утилизировать. Они пригодятся для дозаправки АКБ, поэтому их переливают в стеклянную емкость, плотно закрывают и обязательно маркируют с указанием даты приготовления. Это необходимо, чтобы исключить риск использования негодного уже раствора, а также не перепутать емкость с другими техническими веществами.

Срок службы электролита

Непосредственно сам раствор может храниться длительный срок без потери основных характеристик. Для того, чтобы предупредить выпадение осадка, следует прятать емкость от прямых солнечных лучей и сильных температурных перепадов. Что касается электролита, уже залитого в батарею, его пригодность определить будет сложней, ведь на это влияют многие факторы.

На срок полезной эксплуатации АКБ влияют следующие факторы:

  • Регулярная зарядка батареи.
  • Поддержание комфортного температурного режима.
  • Осмотр и дозаправка электролитом.
  • Использование исключительно качественных химических веществ для приготовления раствора.

Точный период использования аккумулятора определить достаточно сложно. На это также влияет марка машины, оснащение дополнительными функциями и интенсивность эксплуатации авто. Кроме того, не так уж редко встречается и заводской брак, при котором из строя выходит вроде бы недавно приобретенная батарея. Обычно производители рекомендуют заменять аккумулятор каждые три-пять лет, но в современных реалиях многие автолюбители не расстаются с ним на протяжении пяти-семи лет.

Как контролировать электролит

Электролит для кислотных аккумуляторов, впрочем, как и для его щелочных аналогов, не имеет фактического срока годности. Обычно сухозаряженная батарея заправляется только раз, после чего осуществляется доливка раствора при необходимости до нужного уровня. Полная замена раствора понадобится нечасто, обычно в случае его помутнения вследствие использования обычной или некачественной дистиллированной воды.

Плотность электролита летом и зимой

В зависимости от температурных режимов эксплуатации авто, необходимо контролировать и плотность используемого электролитного раствора. Для этого необходимо уяснить несколько правил, а также внимательно изучить инструкцию по эксплуатации именно вашего типа батареи.

Что важно знать:

  • В северных регионах с суровыми зимами плотность электролита должна быть в пределах 1,27-1,29 гр/см³.
  • Для Средней полосы с умеренным климатом предпочтительная плотность электролита от 1,25-1,27 гр/см³.
  • В южной части страны плотность электролитного раствора варьируется в пределах 1,23-1,25 гр/см³.

Для продолжительной работы аккумулятора рекомендуется снимать устройство при длительном простое (например, на ночь). Считается, что окружающая температура ниже 30 градусов мороза отбирает у батареи более 50% заряда, что негативно влияет на ее дальнейшую эксплуатацию. Также необходимо знать, какой электролит заливать в аккумулятор летом. Он должен иметь меньшую плотность, нежели «зимний» вариант. Это облегчит прохождение и накопление разряда, а также положительно скажется на продолжительности эксплуатации батареи.

Как добиться нужной плотности в аккумуляторе

При самостоятельном изготовлении раствора, необходимо не только знать, из чего состоит электролит. Главное требование — обеспечение нужной плотности жидкости, чтобы заряд хорошо сохранялся в такой среде. Для контроля и проверки этого показателя применяется простой и доступный прибор — ареометр. Он работает по принципу закона Архимеда и показывает плотность жидкости. При недостаточном ее уровне, раствор разбавляется кислотой, а если необходимо понизить плотность — добавляется дистиллированная вода.

Электролитный раствор обеспечивает работу аккумуляторной батареи, а также определяет ее производительность. При правильном подходе, эта жидкость в обязательном порядке периодически тестируется, доливается, либо заменяется полностью. На работу АКБ в большей мере влияет и температура окружающего воздуха, поэтому в особо суровые морозы стоит заносить аккумулятор в тепло. Какой электролит заливать в аккумулятор зимой, а также другие нюансы приготовления и применения этого проводника рассмотрены в нашей информации.

электролитов в батарее — Новости о накоплении энергии, батареях, изменении климата и окружающей среде

Батареи используют электролитов в качестве химического источника для производства электроэнергии. Электролит — это любое вещество, которое выделяет ионы при растворении в подходящем растворителе (например, геле) или жидкости (например, воде или соке).

Каждая батарея состоит из анода, катода и электролитического раствора. Анод и катод — это электроды (проводящий электричество материал, через который могут протекать электрические заряды или ток), которые погружены в раствор электролита и соединены снаружи с помощью проводящего провода.При растворении в растворителе электролит выделяет ионы. И мы знаем, что движущиеся ионы или электроны производят электрический ток. Посмотрим как.

Ионы, высвобождаемые электролитом, реагируют с анодом с высвобождением одного или нескольких электронов. По мере того, как электроны накапливаются возле анода, они начинают двигаться по проволоке к катоду, у которого нет или очень мало электронов. Это движение электронов производит электрический ток, который питает любое устройство, подключенное через провод, как показано на Рис. 1 .

Рисунок 1: Базовая компоновка батарей

Вам интересно, что происходит со всеми электронами, идущими к катоду? Катод реагирует с электролитом и электронами с образованием соединения и расходует электроны в процессе.

В зависимости от степени ионизации электролита (высвобождения ионов) электролиты могут быть сильными или слабыми. Сильные электролиты — это те соединения, которые в значительной степени ионизируются в водном растворе и проводят сильный электрический ток. Слабые электролиты — это те соединения, которые в очень небольшой степени ионизируются в водном растворе и проводят очень небольшое количество электрического тока.

В разных батареях в качестве электролита используются разные химические соединения. Некоторые из таких обычно используемых соединений: хлорид натрия, азотная кислота, серная кислота, ацетат натрия, хлорная кислота и т. Д.

Первая батарея была изобретена итальянским физиком Алессандро Вольта в 1799 году путем выработки постоянного электрического тока с использованием вольтовых свай .С тех пор форма батареи изменилась, но основная концепция осталась прежней. Анод, катод и электролит по-прежнему необходимы для изготовления батареи.

Школа инженерии Массачусетского технологического института | »Как работает аккумулятор?

Как работает аккумулятор?

Ваши часы, ноутбук и лазерная указка питаются от одного и того же: химии…

Мэри Бейтс

Существует много разных типов батарей, но все они работают на основе одной и той же концепции.«Батарея — это устройство, способное накапливать электрическую энергию в виде химической энергии и преобразовывать эту энергию в электричество», — говорит Антуан Алланор, научный сотрудник отдела материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института. «Вы не можете улавливать и хранить электричество, но вы можете хранить электрическую энергию в химических веществах внутри батареи».

Батарея состоит из трех основных компонентов: две клеммы, сделанные из разных химикатов (обычно металлов), анод и катод; и электролит, разделяющий эти выводы.Электролит — это химическая среда, которая обеспечивает прохождение электрического заряда между катодом и анодом. Когда устройство подключено к батарее — лампочке или электрической цепи — на электродах происходят химические реакции, которые создают поток электрической энергии к устройству.

Более конкретно: во время разряда электричества химическое вещество на аноде высвобождает электроны на отрицательный вывод и ионы в электролите в результате так называемой реакции окисления.Между тем, на положительном выводе катод принимает электроны, замыкая цепь для потока электронов. Электролит предназначен для того, чтобы привести различные химические вещества анода и катода в контакт друг с другом таким образом, чтобы химический потенциал мог уравновеситься от одного вывода к другому, преобразовывая накопленную химическую энергию в полезную электрическую энергию. «Эти две реакции происходят одновременно», — говорит Алланор. «Ионы переносят ток через электролит, в то время как электроны текут во внешней цепи, и это то, что генерирует электрический ток.”

Если батарея одноразовая, она будет вырабатывать электричество до тех пор, пока не закончатся реагенты (одинаковый химический потенциал на обоих электродах). Эти батареи работают только в одном направлении, преобразуя химическую энергию в электрическую. Но в других типах аккумуляторов реакция может быть обратной. Перезаряжаемые батареи (например, в вашем мобильном телефоне или в вашем автомобиле) спроектированы таким образом, что электрическая энергия от внешнего источника (зарядное устройство, которое вы подключаете к стене или динамо-машина в вашем автомобиле) может подаваться на химическую систему и наоборот. его работу, восстанавливая заряд аккумулятора.

Лаборатория Group Sadoway в Массачусетском технологическом институте работает над созданием более эффективных батарей для многоцелевого использования. Для крупномасштабного хранения энергии команда работает над жидкометаллической батареей, в которой электролит, анод и катод являются жидкими. Для портативных приложений они разрабатывают тонкопленочные полимерные батареи с гибким электролитом из негорючего геля. Еще одна цель лаборатории — создать батареи с использованием ранее не изученных материалов, уделяя особое внимание распространенным, дешевым и безопасным веществам, которые имеют такой же коммерческий потенциал, как и популярные литиевые батареи.

Спасибо 18-летнему Стивену Минкусу из Гленвью, штат Иллинойс, за этот вопрос.

Отправлено: 1 мая 2012 г.

6 шагов Проверка уровня электролита в батареях

Обслуживание аккумуляторов — это тема, о которой часто забывают, особенно когда речь идет об автомобильных аккумуляторах .

Чаще всего, если вы открываете капот автомобиля, вы увидите аккумулятор, который называется мокрой батареей. Это означает, что в нем есть вода или электролит, который используется в качестве соединителя между электродами батареи.

Эта вода реагирует на окружающую среду так же, как и вода в любом другом месте: она испаряется.

Чтобы продлить срок службы влажной аккумуляторной батареи, важно проверять уровень электролита и пополнять его по мере его снижения. К сожалению, это не так просто, как может показаться. К счастью, эти шесть шагов помогут упростить задачу.

Шаг 1. Безопасность прежде всего

Вы слышали это миллион раз, и это не потому, что мы любим это говорить.Это потому, что безопасность — это всегда первое, что вы должны учитывать при работе с аккумулятором.

Каждый раз, когда вы работаете с аккумулятором, вы должны принять некоторые меры предосторожности . Батарея может не только сильно встряхнуть, но и стать опасной при неправильном обращении.

Убедитесь, что у вас есть перчатки и защитные очки. Вы также можете отсоединить аккумулятор и вынуть его из машины, прежде чем начинать с ним возиться. Этот шаг — гораздо лучший вариант, чем создание потенциально опасной ситуации.

Шаг 2. Очистите

Есть много причин, по которым вы должны постоянно содержать верхнюю часть батареи в чистоте. Помимо нежелания загрязнять внутреннюю часть батареи после ее открытия, вы также уменьшите риск непреднамеренной разрядки.

Аккумулятор лучше всего чистить старой зубной щеткой или металлической щеткой, смоченной смесью пищевой соды и воды. Окуните кисть в смесь и удалите с нее любую грязь или коррозию.Протрите аккумулятор чистой тряпкой без ворса.

Шаг 3. Проверьте уровни электролита

Прежде чем вы просто начнете заливать аккумулятор дистиллированной водой, вам нужно проверить уровень электролита, чтобы увидеть, нужно ли вообще доливать аккумулятор.

Вы можете сделать это по:

  • Сначала снимите пластиковые крышки, закрывающие порты элементов. Это может потребовать некоторого поддевания отверткой.
  • После снятия крышек тщательно очистите всю грязь, которая могла скопиться под ними.
  • Теперь, когда ячейки открыты, вы захотите проверить уровень электролита. Лучший способ узнать, нужно ли батарее больше электролита, — это обнажить пластины или приблизиться к ним. Другой способ узнать, не одинаковы ли уровни электролита в каждой ячейке.

Шаг 4: Добавление электролита

В данном случае электролит означает просто дистиллированную воду. Вы не хотите добавлять воду в другой форме и уж точно не кислоту.Знание того, сколько добавить , также является важным отличием. Обычное практическое правило — добавлять достаточно воды, чтобы покрыть электроды или пластины.

Для новых полностью заряженных аккумуляторов можно безопасно добавить достаточное количество электролита, чтобы его уровень совпадал с нижней частью заливной трубки.

Шаг 5: Восстановите элементы, замените батарею

Теперь, когда уровни электролита долиты, установите на место крышки портов ячейки. Убедитесь, что на дно крышек нет грязи или пыли, чтобы предотвратить возможное загрязнение.

После того, как крышки будут закреплены, можно безопасно заменить батарею и повторно подсоединить кабели.

Шаг 6: Используйте аккумулятор

Теперь, когда аккумулятор очищен и электролиты восстановлены, попробуйте завести машину и даже немного покататься на ней.

Обратите внимание на общую производительность аккумулятора. Легко ли было начать? Можете ли вы выключить машину и снова запустить ее без проблем? Если улучшения нет или аккумулятор не держит заряд, возможно, вам потребуется полностью заменить аккумулятор.

Правильное обслуживание аккумулятора может помочь сохранить максимальную производительность аккумулятора дольше. Вы даже можете сэкономить деньги, не заменяя батарею так часто. Попробуйте добавить уход за батареей к своему обычному обслуживанию. Это поможет вам отслеживать, как часто вам нужно будет пополнять уровень электролита, и подскажет, когда что-то только начинает идти не так.

Чем можно заменить аккумуляторный электролит?

Аккумуляторный электролит — это жидкое вещество, содержащееся в большинстве автомобильных аккумуляторов.Иногда ее называют аккумуляторной кислотой, потому что она очень кислая. Фактически, электролит аккумулятора сделан из смеси воды и серной кислоты.

Когда уровень электролита в свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе становится низким, вы можете задаться вопросом, можно ли использовать обычную альтернативу электролиту — что-то вроде соленой воды или пищевой соды. Не делайте этого. Никогда не заливайте какой-либо электролит в свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор.

Если уровень электролита в вашей батарее низкий, единственное, что вам нужно добавить, это чистую воду.Серная кислота может быть добавлена ​​в некоторых особых случаях, например, если батарея опрокинулась и протекла, но больше ничего не добавляйте.

Что означает низкий уровень электролита в аккумуляторе?

Когда ваш механик сообщает вам, что уровень электролита в вашей батарее низкий, это означает, что уровень жидкости в одном или нескольких элементах батареи упал ниже верха свинцовых пластин. Что это обозначает? Автомобильные аккумуляторы состоят из серии свинцовых пластин, погруженных в ванну с водой и серной кислотой.Это создает химическую реакцию, в которой накапливаются электроны, которые в конечном итоге разряжаются в виде электрического тока.

Если электролит в батарее опускается ниже верхней части пластин и подвергается воздействию воздуха, начинается химический процесс, называемый сульфатированием. Сульфатирование может сократить срок службы батареи, поскольку нарушает нормальную работу элементов. В нормальных условиях серная кислота в растворе электролита поглощается свинцовыми пластинами, когда батарея разряжается.Затем он возвращается обратно в раствор электролита по мере зарядки аккумулятора.

Добавление правильного типа электролита в батарею

Единственный электролит, который можно использовать в свинцово-кислотных аккумуляторах, — это серная кислота. Добавление в батарею чего-либо, кроме воды, может мгновенно повредить ее, но одни вещества хуже других.

Например, пищевая сода может нейтрализовать серную кислоту, присутствующую в растворе электролита аккумулятора. Хотя смесь пищевой соды и воды плохо влияет на внутреннюю работу аккумулятора, она является хорошим способом очистить клеммы аккумулятора и кабели от коррозии.

При определенных обстоятельствах вы можете добавить воду в аккумулятор, чтобы поддерживать уровень жидкости выше свинцовых пластин, но воду следует добавлять только тогда, когда аккумулятор полностью заряжен. Если он не полностью заряжен, аккумулятор выльется за край при включении и вызовет повреждение.

Как вода может быть электролитом?

Сама по себе вода не является электролитом. Это может быть только электролит в смеси с серной кислотой, поэтому логично, что вам придется доливать аккумулятор смесью серной кислоты и воды, а не дистиллированной водой.

Причина, по которой в некоторых случаях можно добавить в аккумулятор чистую воду, заключается в том, что, когда свинцово-кислотный аккумулятор теряет воду, он также не теряет серную кислоту. Вода естественным образом теряется в процессе электролиза, а также может быть потеряна из-за испарения, особенно в жаркую погоду. При этом объем серной кислоты принципиально не изменяется при таком давлении или она теряется гораздо медленнее.

Самый простой способ понять, как это работает, — это вскипятить кастрюлю с соленой водой.Вода испаряется, а соль остается. Если вы добавите в кастрюлю простую воду, соль снова перемешается, и у вас снова будет соленая вода. То же самое происходит, когда вы добавляете дистиллированную воду в свинцово-кислотный аккумулятор.

Единственное исключение — низкий уровень жидкости из-за опрокидывания аккумулятора. Когда это происходит, весь раствор серной кислоты и воды теряется. В этом случае вам необходимо заполнить пустые ячейки разбавленной смесью воды и серной кислоты.

Увеличение срока службы аккумулятора автомобиля за счет заполнения электролита

Хотя вы можете продлить срок службы свинцово-кислотной батареи, оставив ее заполненной, оставив ее пустой или позволив заряду разрядиться слишком низко, это может нанести непоправимый вред.

Как только батарея достигает определенной критической точки, возврата уже не будет. Так что, если батарея умирает, и она не принимает или не удерживает заряд, когда вы пытаетесь зарядить батарею, вы, вероятно, имеете дело с необратимым сульфатом.

Лучший способ предотвратить возникновение такой ситуации — доливать электролит в рамках регулярного графика обслуживания батареи.

Эти знания не очень полезны, когда из-за разряженной батареи вы уже оказались в менее чем идеальных условиях, но их постоянное наблюдение может помочь вам избежать такой же участи в будущем.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять

Новый аккумуляторный электролит может расширить линейку электромобилей

Марк Шварц

Новый электролит на основе лития, изобретенный учеными Стэнфордского университета, может проложить путь для следующего поколения электромобилей с батарейным питанием.

В исследовании, опубликованном 22 июня в журнале Nature Energy , исследователи из Стэнфорда демонстрируют, как их новая конструкция электролита повышает производительность литий-металлических батарей — многообещающей технологии для питания электромобилей, ноутбуков и других устройств.


Слева — обычный (прозрачный) электролит, справа — новый Стэнфордский электролит
. (Изображение предоставлено: Чжиао Юй)

«Большинство электромобилей работают на литий-ионных батареях, которые быстро приближаются к своему теоретическому пределу по плотности энергии», — сказал соавтор исследования И Цуй, профессор материаловедения и инженерии, а также фотоники в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. «Наше исследование было сосредоточено на литий-металлических батареях, которые легче, чем литий-ионные, и потенциально могут обеспечивать больше энергии на единицу веса и объема.”

Литий-ионный против металлического лития

Литий-ионные батареи

, используемые во всем, от смартфонов до электромобилей, имеют два электрода — положительно заряженный катод, содержащий литий, и отрицательно заряженный анод, обычно сделанный из графита. Раствор электролита позволяет ионам лития перемещаться между анодом и катодом, когда батарея используется и когда она заряжается.

Литий-металлический аккумулятор может содержать примерно в два раза больше электроэнергии на килограмм, чем современные литий-ионные аккумуляторы.Литий-металлические батареи делают это путем замены графитового анода металлическим литием, который может хранить значительно больше энергии.

«Литий-металлические батареи очень перспективны для электромобилей, где вес и объем имеют большое значение», — сказал соавтор исследования Женан Бао, K.K. Ли Профессор инженерной школы. «Но во время работы анод из металлического лития вступает в реакцию с жидким электролитом. Это вызывает рост микроструктур лития, называемых дендритами, на поверхности анода, что может привести к возгоранию батареи и ее выходу из строя.”

Исследователи потратили десятилетия, пытаясь решить проблему дендритов.

«Электролит был ахиллесовой пятой литий-металлических батарей», — сказал соавтор исследования Чжао Юй, аспирант по химии. «В нашем исследовании мы используем органическую химию для рационального проектирования и создания новых стабильных электролитов для этих батарей».

Электролит новый

Для исследования Ю и его коллеги выяснили, могут ли они решить проблемы стабильности с помощью обычного, коммерчески доступного жидкого электролита.

«Мы предположили, что добавление атомов фтора к молекуле электролита сделает жидкость более стабильной», — сказал Ю. «Фтор — широко используемый элемент в электролитах для литиевых батарей. Мы использовали его способность притягивать электроны, чтобы создать новую молекулу, которая позволяет аноду из металлического лития хорошо работать в электролите ».

В результате получилось новое синтетическое соединение, сокращенно FDMB, которое можно легко производить в больших объемах.

«Конструкции электролитов становятся очень экзотичными», — сказал Бао.«Некоторые из них оказались многообещающими, но их производство очень дорогое. Молекула FDMB, которую придумал Чжиао, легко производить в больших количествах и довольно дешево ».

«Невероятная производительность»

Команда Стэнфорда провела испытания нового электролита в литий-металлической батарее.

Результаты были впечатляющими. Экспериментальная батарея сохранила 90 процентов своего первоначального заряда после 420 циклов зарядки и разрядки. В лабораториях типичные литий-металлические батареи перестают работать примерно через 30 циклов.


Докторанты и ведущие авторы Хансен Ван (слева) и Чжиао Ю (справа) тестируют
экспериментальную ячейку в своей лаборатории. (Изображение предоставлено Hongxia Wang.)

Исследователи также измерили, насколько эффективно ионы лития переносятся между анодом и катодом во время зарядки и разрядки, это свойство известно как «кулоновская эффективность».

«Если вы зарядите 1000 ионов лития, сколько вы получите обратно после разрядки?» — сказал Цуй. «В идеале вы хотите 1000 из 1000 для 100-процентного кулоновского КПД.Чтобы быть коммерчески жизнеспособным, элемент батареи должен иметь кулоновский КПД не менее 99,9%. В нашем исследовании мы получили 99,52 процента в половинных ячейках и 99,98 процентов в полных ячейках; невероятная производительность ».

Батарея безанодная

Для потенциального использования в бытовой электронике команда Стэнфордского университета также провела испытания электролита FDMB в безанодных литий-металлических ячейках — коммерчески доступных батареях с катодами, которые поставляют литий на анод.

«Идея состоит в том, чтобы использовать литий только на катодной стороне, чтобы уменьшить вес», — сказал соавтор исследования Хансен Ван, аспирант в области материаловедения и инженерии.«Безанодная батарея проработала 100 циклов, прежде чем ее емкость упала до 80 процентов — не так хорошо, как эквивалентная литий-ионная батарея, которая может выдерживать от 500 до 1000 циклов, но все же одна из самых эффективных безанодных ячеек».

«Эти результаты показывают многообещающие результаты для широкого диапазона устройств», — добавил Бао. «Легкие безанодные батареи станут привлекательным элементом для дронов и другой бытовой электроники».

Аккумулятор 500

Министерство энергетики США (DOE) финансирует большой исследовательский консорциум под названием Battery500, чтобы сделать литий-металлические батареи жизнеспособными, что позволит производителям автомобилей создавать более легкие электромобили, способные преодолевать гораздо большие расстояния между зарядками.Это исследование было частично поддержано грантом консорциума, в который входят Стэнфорд и SLAC.

За счет улучшения анодов, электролитов и других компонентов Battery500 стремится почти в три раза увеличить количество электроэнергии, которое может выдать литий-металлическая батарея, с примерно 180 ватт-часов на килограмм, когда программа стартовала в 2016 году, до 500 ватт-часов на килограмм. Более высокое отношение энергии к весу, или «удельная энергия», является ключом к решению проблемы запаса хода, которую часто испытывают потенциальные покупатели электромобилей.

«Безанодная батарея в нашей лаборатории показала около 325 ватт-часов на килограмм удельной энергии, приличное число», — сказал Цуй. «Нашим следующим шагом могла бы стать совместная работа с другими исследователями Battery500 над созданием ячеек, которые приблизятся к цели консорциума — 500 ватт-часов на килограмм».


Испытание на воспламеняемость обычного карбонатного электролита (слева) и нового электролита FDMB (справа) разработано
в Стэнфорде. Обычный карбонатный электролит воспламеняется сразу после контакта с пламенем, но электролит
FDMB может выдерживать прямое пламя в течение как минимум трех секунд.(Кредит Чжиао Ю)

Помимо более длительного срока службы и лучшей стабильности, электролит FDMB также гораздо менее воспламеняем, чем обычные электролиты, как исследователи продемонстрировали во встроенном видео.

«Наше исследование в основном обеспечивает принцип конструкции, который люди могут применять для создания более качественных электролитов», — добавил Бао. «Мы только что показали один пример, но есть много других возможностей».

Другие соавторы Стэнфордского университета: Цзянь Цинь , доцент кафедры химического машиностроения; докторанты Сянь Конг, Кеченг Ван, Вэньсяо Хуанг, Снехашис Чоудхури и Чибуезе Аманчукву; аспиранты Уильям Хуанг, Ючи Цао, Дэвид Маканич, Ю Чжэн и Саманта Хунг; и студенты Ютинг Ма и Эдер Ломели.Синьчан Ван из Университета Сямэнь также является соавтором. Чжэнань Бао и И Цуй — старшие научные сотрудники Стэнфордского института энергетики Precourt . Цуй также является ведущим исследователем в Стэнфордского института материаловедения и энергетики , совместной исследовательской программе SLAC / Стэнфорд.

Эта работа также была поддержана программой исследования материалов для аккумуляторов Департамента автомобильных технологий Министерства энергетики США. Два соавтора поддерживаются Программой стипендий для аспирантов Национального научного фонда и стипендией Центра TomKat в области устойчивой энергетики в Стэнфорде.Средство, используемое в Стэнфорде, поддерживается Национальным научным фондом.

Как работает аккумулятор — Любопытно

Представьте себе мир без батарей. Все портативные устройства, от которых мы так зависим, были бы настолько ограничены! Мы сможем доставить наши ноутбуки и телефоны настолько далеко, насколько это досягаемо для их кабелей, что сделает это новое работающее приложение, которое вы только что загрузили на свой телефон, практически бесполезным.

К счастью, батарейки у нас есть. Еще в 150 г. до н.э. в Месопотамии парфянская культура использовала устройство, известное как багдадская батарея, сделанное из медных и железных электродов с уксусом или лимонной кислотой.Археологи считают, что на самом деле это не батареи, а в основном они использовались для религиозных церемоний.

Изобретение батареи в том виде, в котором мы ее знаем, приписывают итальянскому ученому Алессандро Вольта, который собрал первую батарею, чтобы доказать свою точку зрения другому итальянскому ученому Луиджи Гальвани. В 1780 году Гальвани показал, что лапы лягушек, подвешенных на железных или латунных крючках, подергиваются при прикосновении к зонду из другого металла. Он считал, что это было вызвано электричеством из тканей лягушек, и называл это «животным электричеством».

Луиджи Гальвани обнаружил, что лапы лягушек, подвешенных на латунных крючках, дергались, когда их ткнули зондом из другого металла. Он думал, что эта реакция была вызвана «животным электричеством» внутри лягушки. Источник изображения: Луиджи Гальвани / Wikimedia Commons.

Вольта, первоначально впечатленный открытиями Гальвани, пришел к выводу, что электрический ток исходит от двух разных типов металла (крючки, на которых висели лягушки, и другой металл зонда) и просто передается через них, а не через них. из тканей лягушек.Он экспериментировал со стопками слоев серебра и цинка, перемежаемых слоями ткани или бумаги, пропитанной соленой водой, и обнаружил, что электрический ток действительно протекает через провод, приложенный к обоим концам стопки.

Батарея Алессандро Вольта: куча цинковых и серебряных листов, перемежаемых тканью или бумагой, пропитанной соленой водой. Представьте, что вы используете это для питания вашего телефона. Источник изображения: Луиджи Кьеза / Wikimedia Commons.

Volta также обнаружил, что, используя различные металлы в свае, можно увеличить количество напряжения.Он описал свои открытия в письме Джозефу Бэнксу, тогдашнему президенту Лондонского королевского общества, в 1800 году. Это было довольно большое дело (Наполеон был весьма впечатлен!), И его изобретение принесло ему устойчивое признание в честь «вольта». ‘(мера электрического потенциала), названная в его честь.

Я сам, шутя в сторону, поражен тем, как мои старые и новые открытия … чистого и простого электричества, вызванного контактом металлов, могли вызвать такое волнение. Алессандро Вольта

Так что же именно происходило с этими слоями цинка и серебра и с дрожащими лягушачьими лапами?

Химия батареи

Аккумулятор — это устройство, которое накапливает химическую энергию и преобразует ее в электричество.Это известно как электрохимия, а система, лежащая в основе батареи, называется электрохимическим элементом. Батарея может состоять из одного или нескольких (как в оригинальной кучке Вольты) электрохимических ячеек. Каждая электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом.

Итак, откуда электрохимический элемент получает электричество? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать, что такое электричество. Проще говоря, электричество — это тип энергии, производимый потоком электронов.В электрохимической ячейке электроны образуются в результате химической реакции, которая происходит на одном электроде (подробнее об электродах ниже!), А затем они перетекают на другой электрод, где расходуются. Чтобы понять это правильно, нам нужно внимательнее изучить компоненты клетки и то, как они устроены вместе.

Электроды

Чтобы создать поток электронов, вам нужно где-то, чтобы электроны текли с по , а где-то с по , чтобы электроны текли.Это электроды ячейки. Электроны текут от одного электрода, называемого анодом (или отрицательным электродом), к другому электроду, называемому катодом (положительный электрод). Как правило, это разные типы металлов или другие химические соединения.

В котле Вольта анодом служил цинк, от которого электроны текли по проволоке (при соединении) с серебром, которое было катодом батареи. Он сложил много этих ячеек вместе, чтобы получилась общая куча, и поднял напряжение.

Но откуда анод вообще берет все эти электроны? И почему они так счастливы, что их отправили в веселый путь к катоду? Все сводится к химии, происходящей внутри клетки.

Нам нужно понять пару химических реакций. На аноде электрод вступает в реакцию с электролитом, в результате чего образуются электроны. Эти электроны накапливаются на аноде. Между тем, на катоде одновременно происходит другая химическая реакция, которая позволяет этому электроду принимать электроны.

Технический химический термин, обозначающий реакцию, которая включает обмен электронами, — это реакция восстановления-окисления, обычно называемая окислительно-восстановительной реакцией. Вся реакция может быть разделена на две половинные реакции, и в случае электрохимической ячейки одна полуреакция происходит на аноде, а другая — на катоде. Уменьшение — это усиление электронов, и это то, что происходит на катоде; мы говорим, что катод восстанавливается во время реакции. Окисление — это потеря электронов, поэтому мы говорим, что анод окисляется.

Каждая из этих реакций имеет определенный стандартный потенциал. Думайте об этой характеристике как о способности / эффективности реакции либо производить, либо поглощать электроны — ее силу в электронном перетягивании каната.

  • Стандартные потенциалы полуреакций

    Ниже приведен список половинных реакций, которые включают высвобождение электронов из чистого элемента или химического соединения. Рядом с реакцией указано число (E 0 ), которое сравнивает силу электрохимического потенциала реакции с силой готовности водорода расстаться со своим электроном (если вы посмотрите вниз по списку, вы увидите, что водородная полуреакция имеет нулевое значение E 0 ).E 0 измеряется в вольтах.

    Причина, по которой этот список настолько интересен, заключается в том, что если вы выберете две реакции из списка и объедините их в электрохимическую ячейку, значения E 0 скажут вам, в каком направлении будет протекать общая реакция: реакция с более отрицательной реакцией. Значение E 0 отдает свои электроны другой реакции, и это определяет анод и катод вашей ячейки. Разница между двумя значениями E 0 говорит вам об электрохимическом потенциале вашего элемента, который в основном представляет собой напряжение элемента.

    Итак, если вы возьмете литий и фторид и сумеете объединить их, чтобы сделать элемент батареи, у вас будет самое высокое напряжение, теоретически достижимое для электрохимического элемента. Этот список также объясняет, почему в котле Вольта цинк был анодом, а серебро — катодом: полуреакция цинка имеет более низкое (более отрицательное) значение E 0 (-0,7618), чем полуреакция серебра (0,7996). .

    Источник: UC Davis ChemWiki

Любые два проводящих материала, которые вступают в реакцию с разными стандартными потенциалами, могут образовывать электрохимическую ячейку, потому что более сильный из них сможет забирать электроны у более слабого.Но идеальным выбором для анода был бы материал, который вызывает реакцию со значительно более низким (более отрицательным) стандартным потенциалом, чем материал, который вы выбираете для своего катода. В итоге мы получаем электроны, притягивающиеся к катоду от анода (и анод не очень сильно пытается бороться), и, когда у нас есть легкий путь, чтобы добраться туда — проводящий провод, мы можем использовать их энергию для обеспечения электрического питание нашего фонарика, телефона или чего-то еще.

Разница в стандартном потенциале между электродами как бы равна силе, с которой электроны перемещаются между двумя электродами.Это известно как общий электрохимический потенциал ячейки, и он определяет напряжение ячейки. Чем больше разница, тем больше электрохимический потенциал и выше напряжение.

Чтобы увеличить напряжение аккумулятора, у нас есть два варианта. Мы могли бы выбрать для наших электродов разные материалы, которые придадут ячейке больший электрохимический потенциал. Или мы можем сложить несколько ячеек вместе. Когда элементы объединяются определенным образом (последовательно), это оказывает аддитивное влияние на напряжение батареи.По сути, силу, с которой электроны движутся через батарею, можно рассматривать как общую силу, когда они движутся от анода первого элемента на всем пути, сколько бы ячеек ни содержала батарея, к катоду последнего элемента.

Когда элементы объединяются другим способом (параллельно), это увеличивает возможный ток батареи, который можно рассматривать как общее количество электронов, протекающих через элементы, но не ее напряжение.

Электролит

Но электроды — это всего лишь часть батареи.Помните обрывки бумаги Вольты, пропитанные соленой водой? Соленая вода была электролитом, еще одной важной частью картины. Электролит может быть жидкостью, гелем или твердым веществом, но он должен обеспечивать движение заряженных ионов.

Электронов имеют отрицательный заряд, и поскольку мы посылаем поток отрицательных электронов по нашей цепи, нам нужен способ уравновесить это движение заряда. Электролит обеспечивает среду, через которую могут протекать положительные ионы, уравновешивающие заряд.

Поскольку химическая реакция на аноде производит электроны, для поддержания баланса нейтрального заряда на электроде также производится соответствующее количество положительно заряженных ионов. Они не проходят по внешнему проводу (только для электронов!), А попадают в электролит.

В то же время катод должен также уравновешивать отрицательный заряд электронов, которые он принимает, поэтому реакция, которая здесь происходит, должна втягивать положительно заряженные ионы из электролита (альтернативно, он также может высвобождать отрицательно заряженные ионы из электрода в электролит. электролит).

Итак, в то время как внешний провод обеспечивает путь для потока отрицательно заряженных электронов, электролит обеспечивает путь для переноса положительно заряженных ионов, чтобы уравновесить отрицательный поток. Этот поток положительно заряженных ионов так же важен, как и электроны, обеспечивающие электрический ток во внешней цепи, которую мы используем для питания наших устройств. Роль балансировки заряда, которую они выполняют, необходима для поддержания протекания всей реакции.

Так вот, если бы все ионы, высвобожденные в электролит, могли полностью свободно перемещаться через электролит, они в конечном итоге покрыли бы поверхности электродов и забили бы всю систему.Таким образом, в клетке обычно есть какой-то барьер, чтобы этого не произошло.

При использовании аккумулятора возникает ситуация, когда происходит непрерывный поток электронов (через внешнюю цепь) и положительно заряженных ионов (через электролит). Если этот непрерывный поток остановлен — если цепь разомкнута, например, когда ваш фонарик выключен — поток электронов остановлен. Заряды будут накапливаться, и химические реакции, приводящие в движение аккумулятор, прекратятся.

По мере использования батареи и протекания реакций на обоих электродах возникают новые химические продукты.Эти продукты реакции могут создавать своего рода сопротивление, которое может помешать продолжению реакции с такой же эффективностью. Когда это сопротивление становится слишком большим, реакция замедляется. Электронное перетягивание каната между катодом и анодом также теряет свою силу, и электроны перестают течь. Аккумулятор медленно разряжается.

Зарядка аккумулятора

Некоторые распространенные батареи предназначены только для одноразового использования (так называемые первичные или одноразовые батареи).Электроны перемещаются от анода к катоду в одну сторону. Либо их электроды истощаются по мере того, как они выделяют свои положительные или отрицательные ионы в электролит, либо накопление продуктов реакции на электродах препятствует продолжению реакции, и это делается и вытирается пыль. Батарея оказывается в мусорном ведре (или, надеюсь, на переработку, но это уже другая тема Nova).

Но. Изящная вещь в этом потоке ионов и электронов, который имеет место в некоторых типах батарей с соответствующими материалами электродов, заключается в том, что он также может двигаться в обратном направлении, возвращая нашу батарею в исходную точку и давая ей совершенно новую жизнь. .Подобно тому, как батареи изменили способ использования различных электрических устройств, аккумуляторные батареи еще больше изменили полезность этих устройств и их продолжительность жизни.

Когда мы подключаем почти разряженную батарею к внешнему источнику электричества и отправляем энергию обратно в батарею, происходит обратная химическая реакция, которая произошла во время разряда. Это отправляет положительные ионы, выпущенные из анода, в электролит, обратно к аноду, а электроны, которые катод принимает, также обратно к аноду.Возврат как положительных ионов, так и электронов обратно в анод подготавливает систему, так что она снова готова к работе: ваша батарея заряжена.

Однако процесс не идеален. Замена отрицательных и положительных ионов электролита обратно на соответствующий электрод при перезарядке аккумулятора не такая аккуратная и не такая хорошо структурированная, как электрод вначале. Каждый цикл зарядки еще больше ухудшает состояние электродов, а это означает, что батарея со временем теряет производительность, поэтому даже аккумуляторные батареи не работают вечно.

В течение нескольких циклов зарядки и разрядки форма кристаллов аккумулятора становится менее упорядоченной. Это усугубляется, когда аккумулятор разряжается / заряжается с высокой скоростью — например, если вы едете на электромобиле с большой скоростью, а не с постоянной скоростью. Высокоскоростное переключение приводит к тому, что кристаллическая структура становится более неупорядоченной, что приводит к менее эффективной батарее.

Эффект памяти и саморазряд

Почти, но не полностью обратимые реакции разряда и перезарядки также способствуют так называемому «эффекту памяти».Когда вы перезаряжаете некоторые типы аккумуляторных батарей, не разрядив их сначала, они «запоминают», где находились в предыдущих циклах разрядки, и не перезаряжаются должным образом.

В некоторых элементах это вызвано тем, как металл и электролит реагируют с образованием соли (и тем, как эта соль затем снова растворяется и металл заменяется на электродах при перезарядке). Мы хотим, чтобы наши клетки имели красивые, однородные, маленькие кристаллы соли, покрывающие идеальную металлическую поверхность, но это не то, что мы получаем в реальном мире! Некоторые кристаллы образуются очень сложно, а некоторые металлы откладываются во время перезарядки, поэтому некоторые типы батарей имеют больший эффект памяти, чем другие.Дефекты в основном зависят от первоначального состояния заряда батареи, температуры, напряжения заряда и тока зарядки. Со временем недостатки в одном цикле зарядки могут вызвать то же самое в следующем цикле зарядки и так далее, и наша батарея накапливает некоторые плохие воспоминания. Эффект памяти силен для некоторых типов элементов, таких как батареи на никелевой основе. Другие типы, такие как литий-ионные, не страдают этой проблемой.

Другой аспект аккумуляторных батарей заключается в том, что химический состав, делающий их перезаряжаемыми, также означает, что они имеют более высокую тенденцию к саморазряду.Это когда внутренние реакции происходят внутри аккумуляторного элемента, даже когда электроды не подключены через внешнюю цепь. Это приводит к тому, что клетка со временем теряет часть своей химической энергии. Высокая скорость саморазряда серьезно ограничивает срок службы аккумуляторов — и приводит к их разрядке во время хранения.

Литий-ионные аккумуляторы в наших мобильных телефонах имеют довольно хорошую скорость саморазряда около 2–3 процентов в месяц, и наши свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы также довольно разумны — они, как правило, теряют 4–6 процентов. месяц.Никелевые батареи теряют около 10–15 процентов своего заряда в месяц, что не очень хорошо, если вы планируете хранить фонарик в течение всего сезона, когда он вам не нужен! Неперезаряжаемая щелочная батарея теряет около 2–3% своего заряда в год.

Напряжение, ток, мощность, емкость… в чем разница?

Все эти слова в основном описывают мощность батареи, не так ли? Ну вроде как.Но все они несколько разные.

Напряжение = сила, при которой реакция, приводящая в движение аккумулятор, проталкивает электроны через элемент. Это также известно как электрический потенциал и зависит от разницы потенциалов между реакциями, которые происходят на каждом из электродов, то есть от того, насколько сильно катод будет тянуть электроны (через цепь) от анода. Чем выше напряжение, тем больше работы может совершить то же количество электронов.

Ток = количество электронов, которые проходят через любую точку цепи в данный момент времени.Чем выше ток, тем больше работы он может выполнять при том же напряжении. Внутри ячейки ток можно также рассматривать как количество ионов, проходящих через электролит, умноженное на заряд этих ионов.

Мощность = напряжение x ток. Чем выше мощность, тем быстрее батарея может работать — это соотношение показывает, насколько важны и напряжение, и ток для определения того, для чего подходит батарея.

Емкость = мощность батареи как функция времени, которая используется для описания продолжительности времени, в течение которого батарея может обеспечивать питание устройства.Аккумулятор большой емкости сможет проработать более длительный период, прежде чем разрядится / разрядится. У некоторых батарей есть небольшая печальная особенность: если вы слишком быстро попытаетесь извлечь из них слишком много энергии, химические реакции не успеют поспеть, и емкость станет меньше! Итак, мы всегда должны быть осторожны, когда говорим о емкости батареи, и помнить, для чего она будет использоваться.

Еще один популярный термин — «плотность энергии». Это количество энергии, которое устройство может удерживать на единицу объема, другими словами, сколько энергии вы получите за свои деньги с точки зрения мощности по сравнению сразмер. С батареей, как правило, чем выше плотность энергии, тем лучше, поскольку это означает, что батарея может быть меньше и компактнее, что всегда является плюсом, когда вам нужно, чтобы она питала то, что вы хотите держать в кармане. Для электромобилей это даже плюс — аккумулятор должен как-то влезать в машину!

Для некоторых приложений, таких как хранение электроэнергии на возобновляемых электростанциях, таких как ветряная или солнечная ферма, высокая плотность энергии не является большой проблемой, поскольку в них, скорее всего, будет достаточно места для хранения батарей.Основная цель такого использования — просто хранить как можно больше электроэнергии, как можно безопаснее и дешевле.

Почему так много типов?

Ряд материалов (раньше это были просто металлы) могут использоваться в качестве электродов в батарее. За прошедшие годы было опробовано много-много различных комбинаций, но лишь немногие из них действительно прошли дистанцию.Но зачем вообще использовать разные комбинации металлов? Если у вас есть пара металлов, которые хорошо работают вместе в качестве электродов, зачем возиться с другими?

Различные материалы обладают разными электрохимическими свойствами, поэтому они дают разные результаты, когда вы соединяете их в аккумуляторном элементе. Например, некоторые комбинации будут производить высокое напряжение очень быстро, но затем быстро падают, не в состоянии поддерживать это напряжение в течение длительного времени. Это хорошо, если вам нужно произвести, скажем, внезапную вспышку света, как вспышка фотоаппарата.

Другие комбинации будут производить только тонкую струйку тока, но они будут поддерживать эту струю на века. Например, нам не нужен большой ток для питания детектора дыма, но мы хотим, чтобы наши детекторы дыма работали долгое время.

Еще одна причина для использования различных комбинаций металлов заключается в том, что часто два или более аккумуляторных элемента необходимо уложить в стопку для получения необходимого напряжения, и оказывается, что некоторые комбинации электродов складываются вместе намного удобнее, чем другие комбинации.Например, литий-железо-фосфатные батареи (тип литий-ионных аккумуляторов), используемые в электромобилях, складываются вместе для создания систем высокого напряжения (100 или даже более вольт), но вы никогда не сделаете этого с теми батареями NiCad Walkman, которые имеют горячий!

Наши различные потребности с течением времени привели к разработке огромного количества типов батарей. Чтобы узнать больше о них и о том, что ждет аккумулятор в будущем, ознакомьтесь с другими нашими темами о Nova.

Эта тема является частью нашей серии из четырех статей об аккумуляторах.Для дальнейшего чтения ознакомьтесь с типами аккумуляторов, литий-ионных аккумуляторов и аккумуляторов будущего.

Разработка твердотельных электролитов для безопасных энергоемких батарей

  • 1.

    Тараскон, Дж. М. и Арман, М. Проблемы и проблемы, с которыми сталкиваются литиевые аккумуляторные батареи. Nature 414 , 359–367 (2001).

    CAS Google Scholar

  • 2.

    Тикекар, М. Д., Чоудхури, С., Ту, З.И Арчер, Л. А. Принципы проектирования электролитов и интерфейсов для стабильных литий-металлических батарей. Нат. Энергетика 1 , 16114 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 3.

    Manthiram, A., Yu, X. W. & Wang, S. F. Химический состав литиевых батарей с использованием твердотельных электролитов. Нат. Rev. Mater. 2 , 16103 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 4.

    Bachman, J. C. et al. Неорганические твердотельные электролиты для литиевых батарей: механизмы и свойства, определяющие ионную проводимость. Chem. Ред. 116 , 140–162 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 5.

    Ху, Ю.-С. Батареи: становятся твердыми. Нат. Энергия 1 , 16042 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 6.

    Li, J., Ма, К., Чи, М., Лян, К. и Дадни, Н. Дж. Твердый электролит: ключ к высоковольтным литиевым батареям. Adv. Energy Mater. 5 , 1401408 (2015).

    Google Scholar

  • 7.

    Брюс П.Г. (ред.) Электрохимия твердого тела Ch. 1 1–6 (Cambridge Univ. Press, 1995).

  • 8.

    Kato, Y. et al. Полностью твердотельные батареи большой мощности с использованием сульфидных суперионных проводников. Нат.Энергия 1 , 16030 (2016). В этой статье сообщается о самой высокой ионной проводимости для SIE, достигнутой с помощью нескольких стратегий увеличения ионной проводимости через материал .

    CAS Google Scholar

  • 9.

    He, X., Zhu, Y. & Mo, Y. Происхождение диффузии быстрых ионов в суперионных проводниках. Нат. Commun. 8 , 15893 (2017). В этой статье объясняется, почему только несколько материалов могут обеспечивать исключительно высокую ионную проводимость, и как сконструировать быстрые ионные проводники, следуя простым принципам .

    CAS Google Scholar

  • 10.

    Бокрис, Дж. О. М. и Редди, А. К. Н. Современная электрохимия Vol. 1 (Springer, 1998).

  • 11.

    Фентон Д. Э., Паркер Дж. М. и Райт П. В. Комплексы ионов щелочных металлов с полиэтиленоксидом. Полимер 14 , 589 (1973).

    CAS Google Scholar

  • 12.

    Вестон, Дж.И Стил Б. Влияние инертных наполнителей на механические и электрохимические свойства полимерных электролитов на основе литиевой соли и поли (этиленоксида). Твердотельный ион. 7 , 75–79 (1982).

    CAS Google Scholar

  • 13.

    He, Y., Chen, Z., Zhang, Z., Wang, C. & Chen, L. Влияние частиц дисперсной фазы на электрическую проводимость PEO-NaSCN. Chem. Res. Подбородок. Univ. 2 , 97–101 (1986).

    Google Scholar

  • 14.

    Кроче, Ф., Аппекки, Г. Б., Перси, Л. и Скросати, Б. Нанокомпозитные полимерные электролиты для литиевых батарей. Nature 394 , 456–458 (1998).

    CAS Google Scholar

  • 15.

    Zhou, W. et al. Покрытие литиевого анода без дендритов сэндвич-электролитом полимер / керамика / полимер. J. Am. Chem.Soc. 138 , 9385–9388 (2016). Одно из первых сообщений о многослойном электролите, сочетающем в себе преимущества органических и неорганических компонентов. .

    CAS Google Scholar

  • 16.

    Бард А. Дж. И Фолкнер Л. Р. Электрохимические методы: основы и приложения 2-е изд. (Wiley, 2001).

  • 17.

    Jost, W. Диффузия и электролитическая проводимость в кристаллах (ионные полупроводники). J. Chem. Phys. 1 , 466–475 (1933).

    CAS Google Scholar

  • 18.

    Кориш, Дж. В справочнике по моделированию материалов (изд. Ип, С.) 1889–1899 (Springer, 2005).

  • 19.

    Кнаут, П. и Таллер, Х. Л. Ионика твердого тела: истоки, состояние и перспективы на будущее. J. Am. Ceram. Soc. 85 , 1654–1680 (2002).

    CAS Google Scholar

  • 20.

    Минами, Т. Очки с быстрой ионной проводимостью. J. Non-Cryst. Твердые вещества 73 , 273–284 (1985).

    CAS Google Scholar

  • 21.

    Энджелл, К. А. Подвижные ионы в аморфных твердых телах. Annu. Rev. Phys. Chem. 43 , 693–717 (1992).

    CAS Google Scholar

  • 22.

    Соке, Дж. Л. Перенос ионов в аморфных твердых электролитах. Annu. Rev. Mater. Sci. 11 , 211–231 (1981).

    CAS Google Scholar

  • 23.

    Wang, Y. et al. Принципы проектирования твердотельных литиевых суперионных проводников. Нат. Матер. 14 , 1026–1031 (2015). Эта статья раскрывает фундаментальную взаимосвязь между упаковкой анионов и переносом ионов в быстро проводящих литий-ионных материалах и раскрывает желательные структурные характеристики хороших литий-ионных проводников .

    CAS Google Scholar

  • 24.

    Noda, Y. et al. Расчетно-экспериментальное исследование электрохимической стабильности и литий-ионного механизма проводимости LiZr 2 (PO 4 ) 3 . Chem. Матер. 29 , 8983–8991 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 25.

    Weber, D. A. et al. Структурные идеи и пути трехмерной диффузии в литиевом суперионном проводнике Li 10 GeP 2 S 12 . Chem. Матер. 28 , 5905–5915 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 26.

    Kwon, O. et al. Синтез, структура и механизм проводимости литиевого суперионного проводника Li 10+ δ Ge 1+ δ P 2- δ S 12 . J. Mater. Chem. А 3 , 438–446 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 27.

    Iwasaki, R. et al. Слабая анизотропная литий-ионная проводимость в монокристаллах Li 10 GeP 2 S 12 . Chem. Матер. 31 , 3694–3699 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 28.

    Zhao, C.Z. et al. Перераспределитель ионов для анодов из металлического лития без дендритов. Sci. Adv. 4 , eaat3446 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 29.

    Ницан А. и Ратнер М. А. Проводимость в полимерах — перенос динамического беспорядка. J. Phys. Chem. 98 , 1765–1775 (1994).

    CAS Google Scholar

  • 30.

    Бородин О. и Смит Г. Д. Механизм переноса ионов в аморфном полиэтиленоксиде / LiTFSI на основе моделирования молекулярной динамики. Макромолекулы 39 , 1620–1629 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 31.

    Теран А.А., Танг М.Х., Муллин С.А. и Балсара Н.П. Влияние молекулярной массы на проводимость полимерных электролитов. Твердотельный ион. 203 , 18–21 (2011).

    CAS Google Scholar

  • 32.

    Гаджурова, З., Андреев, Ю. Г., Танстолл, Д. П., Брюс, П. Г. Ионная проводимость в кристаллических полимерных электролитах. Nature 412 , 520–523 (2001). Эта статья представляет первое свидетельство ионной проводимости в кристаллической фазе полимеров .

    CAS Google Scholar

  • 33.

    Стонтон Э., Андреев Ю. Г. и Брюс П. Г. Структура и проводимость кристаллического полимерного электролита β-PEO 6 : LiAsF 6 . J. Am. Chem. Soc. 127 , 12176–12177 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 34.

    Хендерсон В. А. и Пассерини С. Ионная проводимость в кристаллически-аморфных полимерных электролитах — P (EO) 6 : фазы LiX. Electrochem. Commun. 5 , 575–578 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 35.

    Xue, S. et al. Диффузия ионов лития в аморфном и кристаллическом поли (этиленоксиде) 3 : LiCF 3 SO 3 полимерные электролиты. Электрохим. Acta 235 , 122–128 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 36.

    Грегори Г., Меркл Р. и Майер Дж. Ионная проводимость и перераспределение на границах зерен в оксидных системах. Prog. Матер. Sci. 89 , 252–305 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 37.

    Dawson, JA, Canepa, P., Famprikis, T., Masquelier, C. & Islam, MS Влияние границ зерен на литий-ионную проводимость в твердых электролитах для полностью твердотельных аккумуляторов . J. Am. Chem.Soc. 140 , 362–368 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 38.

    Inaguma, Y. et al. Высокая ионная проводимость в титанате лантана лития. Solid. Госкоммунал. 86 , 689–693 (1993).

    CAS Google Scholar

  • 39.

    Брюс, П. Г. Проводимость A-C поликристаллического LISICON, Li 2 + 2 x Zn 1- x GeO 4 , и модель сопротивления межкристаллитному сужению. J. Electrochem. Soc. 130 , 662–6691 (1983).

    CAS Google Scholar

  • 40.

    Муруган, Р., Тангадураи, В. и Веппнер, В. Быстрая проводимость литий-ионных ионов в гранате типа Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Angew. Chem. Int. Эд. 46 , 7778–7781 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 41.

    Yu, S. & Siegel, D. J. Вклад границ зерен в перенос литий-ионов в твердом электролите Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO). Chem. Матер. 29 , 9639–9647 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 42.

    Котобуки М., Канамура К., Сато Ю., Ямамото К. и Йошида Т. Электрохимические свойства Li 7 La 3 Zr 2 O 12 твердый электролит, приготовленный в атмосфере аргона. J. Источники энергии 199 , 346–349 (2012).

    CAS Google Scholar

  • 43.

    Чен, К., Фу, Л. и Майер, Дж. Синергетический, сверхбыстрый накопитель и удаление в искусственных смешанных проводниках. Природа 536 , 159–164 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 44.

    Chen, C.-C. И Майер, Дж. Разделение накопителей электронов и ионов и путь от межфазного накопления до искусственных электродов. Нат. Энергетика 3 , 102–108 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 45.

    Swift, M. W. & Qi, Y. Предсказание из первых принципов потенциалов и слоев пространственного заряда в полностью твердотельных батареях. Phys. Rev. Lett. 122 , 167701 (2019).

    Google Scholar

  • 46.

    Nomura, Y. et al. Прямое наблюдение за литий-ионным слоем объемного заряда, сформированным на границе электрод / твердый электролит. Angew. Chem. Int. Эд. 58 , 5292–5296 (2019). В этой статье сообщается о профилях ионов и потенциала в слое перераспределения заряда, сформированном на границе SSE – электрод с использованием фазосдвигающей электронной голографии и пространственно разрешенной электронной спектроскопии потерь энергии .

    CAS Google Scholar

  • 47.

    Thokchom, J. S. & Kumar, B. Влияние параметров кристаллизации на ионную проводимость стеклокерамики на основе литийалюминийгерманийфосфатного фосфата. J. Источники энергии 195 , 2870–2876 (2010).

    CAS Google Scholar

  • 48.

    Харуяма, Дж., Содеяма, К., Хан, Л., Такада, К. и Татеяма, Ю. Эффект слоя пространственного заряда на границе раздела между оксидным катодом и сульфидным электролитом в полностью твердотельном литии -ионный аккумулятор. Chem. Матер. 26 , 4248–4255 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 49.

    Ябуучи Н., Кубота К., Дахби М. и Комаба С. Исследования в области натрий-ионных аккумуляторов. Chem. Ред. 114 , 11636–11682 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 50.

    Лу, Й., Ли, Л., Чжан, К., Ниу, З. и Чен, Дж. Электролиты и разработка интерфейсов для твердотельных натриевых батарей. Джоуль 2 , 1747–1770 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 51.

    Hong, H.Y.P. Кристаллическая структура и ионная проводимость Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 и других новых суперионных проводников Li + . Mater. Res. Бык. 13 , 117–124 (1978).

    CAS Google Scholar

  • 52.

    Wang, Y., Richards, WD, Bo, SH, Miara, LJ & Ceder, G. Вычислительное прогнозирование и оценка твердотельных натриевых суперионных проводников Na 7 P 3 X 11 (X = O, S, Se). Chem. Матер. 29 , 7475–7482 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 53.

    Sagane, F., Abe, T., Iriyama, Y. & Ogumi, Z. Li + и Na + переносятся через границы раздела между неорганическими твердыми электролитами и полимерными или жидкими электролитами. J. Источники энергии 146 , 749–752 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 54.

    Окоши М., Ямада Ю., Ямада А. и Накай Х. Теоретический анализ десольватации катионов лития, натрия и магния в растворители органических электролитов. J. Electrochem. Soc. 160 , A2160 – A2165 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 55.

    Chusid, O. et al. Твердотельные перезаряжаемые магниевые батареи. Adv. Матер. 15 , 627–630 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 56.

    Икеда С., Такахаши М., Исикава Дж. И Ито К. Твердые электролиты с многовалентной катионной проводимостью. 1. Проводящие частицы в системе Mg-Zr-PO 4 . Твердотельный ион. 23 , 125–129 (1987).

    CAS Google Scholar

  • 57.

    Хигаси, С., Мива, К., Аоки, М. и Такечи, К. Новый неорганический твердотельный ионный проводник для перезаряжаемых магниевых батарей. Chem. Commun. 50 , 1320–1322 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 58.

    Яманака, Т., Хаяси, А., Ямаути, А., Тацумисаго, М. Получение магниевых проводящих стекол MgS – P 2 S 5 –MgI 2 стекол с помощью механохимической техники . Твердотельный ион. 262 , 601–603 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 59.

    Номура, К., Икеда, С., Ито, К.И Эйнага, Х. Каркасная структура, фазовый переход и ионная проводимость MgZr 4 (PO 4 ) 6 и ZnZr 4 (PO 4 ) 6 . J. Electroanal. Chem. 326 , 351–356 (1992).

    CAS Google Scholar

  • 60.

    Imanaka, N., Okazaki, Y. & Adachi, G. Двухвалентная ионная проводимость магния в Mg 1-2 x (Zr 1- x Nb x ) 4 P 6 O 24 ( x = 0–0.4) твердые растворы. Electrochem. Solid-State Lett. 3 , 327–329 (1999).

    Google Scholar

  • 61.

    Иманака, Н., Окадзаки, Ю. и Адачи, Г.-у Характеристики проводимости двухвалентных ионов магния в композитах с твердым электролитом на основе фосфата. J. Mater. Chem. 10 , 1431–1435 (2000).

    CAS Google Scholar

  • 62.

    Matsuo, M. et al. Комплексные гидриды с анионами (BH 4 ) и (NH 2 ) в качестве новых проводников для быстрых ионов лития. J. Am. Chem. Soc. 131 , 16389–16391 (2009).

    CAS Google Scholar

  • 63.

    Canepa, P. et al. Высокая подвижность магния в тройных халькогенидах шпинели. Нат. Commun. 8 , 1759 (2017).

    Google Scholar

  • 64.

    Янг, Л., Хук, Р., Фаррингтон, Г. и Чиоделли, Г. Получение и свойства ПЭО комплексов солей двухвалентных катионов. Твердотельный ион. 18–19 , 291–294 (1986).

    Google Scholar

  • 65.

    Shao, Y. et al. Нанокомпозитный полимерный электролит для магниевых аккумуляторных батарей. Nano Energy 12 , 750–759 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 66.

    Zhao, Q. et al. Водно-цинковые батареи большой емкости с экологически чистыми хиноновыми электродами. Sci. Adv. 4 , eaao1761 (2018).

    Google Scholar

  • 67.

    Фаррингтон, Г. К. и Данн, Б. Двухвалентные бета-оксиды алюминия: твердые электролиты с высокой проводимостью для двухвалентных катионов. Твердотельный ион. 7 , 267–281 (1982).

    CAS Google Scholar

  • 68.

    Икеда, С. Твердые электролиты с многовалентной катионной проводимостью (2) ионная проводимость цинка в системе Zn-Zr-PO4. Твердотельный ион. 40–41 , 79–82 (1990).

    Google Scholar

  • 69.

    Martinolich, A. J. et al. Двухвалентная ионная проводимость в твердом состоянии в ZnPS 3 . Chem. Матер. 31 , 3652–3661 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 70.

    Абрантес, Т., Алкасер, Л. и Секейра, С. Тонкопленочные твердотельные полимерные электролиты, содержащие ионы серебра, меди и цинка в качестве носителей заряда. Твердотельный ион. 18–19 , 315–320 (1986).

    Google Scholar

  • 71.

    Lee, B. S. et al. Мембраны для подавления дендритов для цинковых аккумуляторных батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 38928–38935 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 72.

    Lin, C. et al. Твердотельный аккумуляторный цинково-воздушный аккумулятор с длительным сроком хранения на основе полимерного электролита наноинженерии. ChemSusChem 11 , 3215–3224 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 73.

    Номура, К., Икеда, С., Ито, К. и Эйнага, Х. Каркасная структура, фазовый переход и транспортные свойства в M II Zr 4 (PO 4 ) 6 соединений (M II = Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Co, Ni, Zn, Cd и Pb). Бык. Chem. Soc. Jpn. 65 , 3221–3227 (1992).

    CAS Google Scholar

  • 74.

    Zhao, Q. et al. Межфазные границы твердых электролитов для высокоэнергетических водных алюминиевых электрохимических ячеек. Sci. Adv. 4 , eaau8131 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 75.

    Wu, G.M., Lin, S.J. и Yang, C.C. Щелочные цинково-воздушные и алюминиево-воздушные ячейки на основе новых твердотельных полимерных электролитных мембран на основе ПВС / ПАА. J. Membr. Sci. 280 , 802–808 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 76.

    Sun, X. G. et al. Полимерно-гелевые электролиты для нанесения алюминия и аккумуляторных ионно-алюминиевых батарей. Chem. Commun. 52 , 292–295 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 77.

    Yu, Z. et al. Гибкие стабильные твердотельные алюминиево-ионные аккумуляторы. Adv. Функц. Матер. 29 , 1806799 (2019).

    Google Scholar

  • 78.

    Han, F., Zhu, Y., He, X., Mo, Y. & Wang, C. Электрохимическая стабильность Li 10 GeP 2 S 12 и Li 7 La 3 Zr 2 O 12 твердые электролиты. Adv. Energy Mater. 6 , 1501590 (2016).

    Google Scholar

  • 79.

    Венцель, С., Лейхтвейс, Т., Крюгер, Д., Санн, Дж. И Янек, Дж. Образование межфазных границ в литиевых твердых электролитах — подход in situ к изучению межфазных реакций с помощью фотоэлектронной спектроскопии. Твердотельный ион. 278 , 98–105 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 80.

    Wenzel, S. et al. Прямое наблюдение межфазной нестабильности быстрого ионного проводника Li 10 GeP 2 S 12 на аноде из металлического лития. Chem. Матер. 28 , 2400–2407 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 81.

    Lewis, J. A. et al. Морфология раздела фаз между твердотельным электролитом и литием контролирует отказ элемента. ACS Energy Lett. 4 , 591–599 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 82.

    Leung, K. et al. Регулируемые кинетикой реакции разложения на границах раздела кристаллического LiPON / Li x CoO 2 и кристаллического LiPON / Li-металла. ChemSusChem. 11 , 1956–1969 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 83.

    Zhang, W. et al. Вредное влияние углеродных добавок в твердотельных батареях на основе Li 10 GeP 2 S 12 . ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 35888–35896 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 84.

    Хан, Ф.Д., Гао, Т., Чжу, Ю. Дж., Гаскелл, К. Дж. И Ван, С. С. Батарея, изготовленная из единого материала. Adv. Матер. 27 , 3473–3483 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 85.

    Sahu, G. et al. Воздухостойкие твердые электролиты с высокой проводимостью на основе мышьякозамещенного Li 4 SnS 4 . Energy Environ. Sci. 7 , 1053–1058 (2014).

    Google Scholar

  • 86.

    Hallinan, D. T., Rausch, A. & McGill, B. Электрохимический подход к измерению стойкости к окислению твердых полимерных электролитов для литиевых батарей. Chem. Англ. Sci. 154 , 34–41 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 87.

    Ся, Ю. Ю., Фуджиэда, Т., Тацуми, К., Просини, П. П., Сакаи, Т. Термическая и электрохимическая стабильность катодных материалов в твердом полимерном электролите. Дж.Источники энергии 92 , 234–243 (2001).

    CAS Google Scholar

  • 88.

    Чжао, К., Лю, X., Сталин, С., Хан, К. и Арчер, Л. А. Твердотельные полимерные электролиты со встроенным быстрым межфазным транспортом для вторичных литиевых батарей. Нат. Энергетика 4 , 365–373 (2019). Это исследование сообщает, что SPEs, сформированные in situ, обладают быстрым межфазным транспортом .

    CAS Google Scholar

  • 89.

    Монро, К. и Ньюман, Дж. Влияние упругой деформации на кинетику осаждения на границах раздела литий / полимер. J. Electrochem. Soc. 152 , A396 – A404 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 90.

    Han, F. D. et al. Высокая электронная проводимость как причина образования дендритов лития в твердых электролитах. Нат. Энергетика 4 , 187–196 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 91.

    Xu, C., Ahmad, Z., Aryanfar, A., Viswanathan, V. & Greer, J. R. Повышенная прочность и температурная зависимость механических свойств Li в малых масштабах и ее значение для металлических анодов Li. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 57–61 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 92.

    Swamy, T. et al. Проникновение металлического лития, вызванное электроосаждением через твердые электролиты: пример в монокристалле Li 6 La 3 ZrTaO 12 гранат. J. Electrochem. Soc. 165 , A3648 – A3655 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 93.

    Porz, L. et al. Механизм проникновения металлического лития через неорганические твердые электролиты. Adv. Energy Mater. 7 , 1701003 (2017).

    Google Scholar

  • 94.

    Aguesse, F. et al. Исследование роста дендритов во время полного цикла ячейки гранатового электролита в прямом контакте с металлическим Li. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 3808–3816 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 95.

    Song, Y. et al. Выявление механизма короткого замыкания твердотельного электролита на основе граната. Adv. Energy Mater. 9 , 1

    1 (2019).

    Google Scholar

  • 96.

    Wu, B. B. et al. Роль межфазного слоя твердого электролита в предотвращении роста дендритов Li в твердотельных батареях. Energy Environ. Sci. 11 , 1803–1810 (2018). Эта статья раскрывает происхождение и эволюцию роста дендрита лития вдоль трещин и отверстий керамики .

    CAS Google Scholar

  • 97.

    Sharafi, A., Meyer, HM, Nanda, J., Wolfenstine, J. & Sakamoto, J. Определение характеристик Li – Li 7 La 3 Zr 2 O 12 интерфейс стабильность и кинетика как функция температуры и плотности тока. J. Источники энергии 302 , 135–139 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 98.

    Raj, R. & Wolfenstine, J. Диаграммы предельных значений тока для образования дендритов в твердотельных электролитах для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 343 , 119–126 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 99.

    Dejonghe, L.C., Feldman, L. & Beuchele, A.Медленная деградация и электронная проводимость в бета-оксидах алюминия. J. Mater. Sci. 16 , 780–786 (1981).

    CAS Google Scholar

  • 100.

    Richards, WD, Wang, Y., Miara, LJ, Kim, JC & Ceder, G. Дизайн Li 1 + 2 x Zn 1- x PS 4 , новый литий-ионный проводник. Energy Environ. Sci. 9 , 3272–3278 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 101.

    Garcia, A. Новые литий-ионные проводники на основе структуры γ-LiAlO 2 . Твердотельный ион. 40–41 , 13–17 (1990).

    Google Scholar

  • 102.

    Каваи, Х. Литий-ионная проводимость твердого раствора перовскита с дефицитом A-узла La 0,67- x Li 3 x TiO 3 . J. Electrochem. Soc. 141 , L78 – L79 (1994).

    CAS Google Scholar

  • 103.

    Park, K. H. et al. Стратегии проектирования, практические соображения и новые способы растворения сульфидных твердых электролитов для полностью твердотельных батарей. Adv. Energy Mater. 8 , 1800035 (2018).

    Google Scholar

  • 104.

    Kamaya, N. et al. Литиевый суперионный проводник. Нат. Матер. 10 , 682–686 (2011).

    CAS Google Scholar

  • 105.

    Adeli, P. et al. Повышение твердотельной диффузии и проводимости в литиевых суперионных аргиродитах за счет галогенидного замещения. Angew. Chem. Int. Эд. 58 , 8681–8686 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 106.

    Zhang, L. et al. Na 3 PSe 4 : новый твердый халькогенидный электролит с высокой ионной проводимостью. Adv. Energy Mater. 5 , 1501294 (2015).

    Google Scholar

  • 107.

    Banerjee, A. et al. Na 3 SbS 4 : обрабатываемый натриевый суперионный проводник для полностью твердотельных ионно-натриевых батарей. Angew. Chem. Int. Эд. 55 , 9634–9638 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 108.

    Ким, К. и Сигель, Д. Дж. Корреляция искажений решетки, ионных барьеров миграции и стабильности в твердых электролитах. J. Mater. Chem. A 7 , 3216–3227 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 109.

    Lacivita, V. et al. Устранение аморфной структуры оксинитрида фосфора лития (липон). J. Am. Chem. Soc. 140 , 11029–11038 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 110.

    Zheng, Z. F., Fang, H. Z., Yang, F., Liu, Z. K. & Wang, Y. Аморфный LiLaTiO 3 в качестве материала твердого электролита. J. Electrochem. Soc. 161 , A473 – A479 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 111.

    Sendek, A. D. et al. Целостный скрининг вычислительной структуры более 12000 кандидатов на твердые литий-ионные проводящие материалы. Energy Environ. Sci. 10 , 306–320 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 112.

    Нолан, А.М., Чжу, Ю. З., Хе, X. Ф., Бай, Q. & Мо, Ю. Ф. Расчет материалов и интерфейсов для полностью твердотельных литий-ионных батарей с ускорением вычислений. Джоуль 2 , 2016–2046 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 113.

    Muy, S. et al. Настройка подвижности и стабильности литий-ионных проводников на основе динамики решетки. Energy Environ. Sci. 11 , 850–859 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 114.

    Xiong, S. et al. Расчетно-управляемый дизайн LiTaSiO 5 , нового литий-ионного проводника со сфеновой структурой. Adv. Energy Mater. 9 , 1803821 (2019).

    Google Scholar

  • 115.

    Барто, К. П. Аккумуляторные электролиты на основе поли (глицидилового эфира): корреляция свойств полимера с переносом ионов . Диссертация, Univ. Калифорния, Санта-Барбара (2015).

  • 116.

    Уитл, Б.К., Кейт, Дж. Р., Могурампелли, С., Линд, Н. А. и Ганесан, В. Влияние диэлектрической проницаемости на перенос ионов в электролитах на основе простых полиэфиров. ACS Macro Lett. 6 , 1362–1367 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 117.

    Миндемарк, Дж., Имхольт, Л., Монтеро, Дж. И Бранделл, Д. Аллиловые эфиры как комбинированные пластифицирующие и сшиваемые боковые группы в полимерных электролитах на основе поликарбоната для твердотельных литиевых батарей. J. Polym. Sci. А 54 , 2128–2135 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 118.

    Abraham, K. M. & Alamgir, M. Li + -проводящие твердые полимерные электролиты с проводимостью, подобной жидкости. J. Electrochem. Soc. 137 , 1657–1658 (1990).

    CAS Google Scholar

  • 119.

    Fu, G. & Kyu, T. Влияние разветвления боковой цепи на повышение ионной проводимости и сохранение емкости твердой сополимерной электролитной мембраны. Langmuir 33 , 13973–13981 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 120.

    Фан, Л. З., Ху, Ю. С., Бхаттачарья, А. Дж. И Майер, Дж. Сукцинонитрил как универсальная добавка для полимерных электролитов. Adv. Функц. Матер. 17 , 2800–2807 (2007).

    CAS Google Scholar

  • 121.

    Гусман, Г., Нава, Д. П., Васкес-Аренас, Дж.И Кардосо, Дж. Разработка цвиттерионного полимерного электролита на основе поли [поли (этиленгликоль) метакрилата]: влияние сульфобетаиновой группы на тепловые свойства и ионную проводимость. Macromol. Symp. 374 , 1600136 (2017).

    Google Scholar

  • 122.

    Pesko, D. M. et al. Универсальная взаимосвязь между проводимостью и связностью сайтов сольватации в полимерных электролитах на основе простых эфиров. Макромолекулы 49 , 5244–5255 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 123.

    Lu, Y. et al. Совместимая граница раздела анод / электролит на основе сукцинонитрила в полностью твердотельных батареях Na – CO 2 . Chem. Sci. 10 , 4306–4312 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 124.

    Чоудхури С., Сталин С., Дэн Ю. и Арчер Л. А. Мягкие коллоидные стекла как твердотельные электролиты. Chem. Матер. 30 , 5996–6004 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 125.

    Lin, Y., Wang, X., Liu, J. & Miller, J. D. Природный галлуазитовый наноглинистый электролит для современных твердотельных литий-серных батарей. Nano Energy 31 , 478–485 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 126.

    Liu, W. et al. Повышение ионной проводимости в композитных полимерных электролитах с помощью хорошо ориентированных керамических нанопроволок. Нат. Энергетика 2 , 17035 (2017). В этой статье сообщается о композитном ТФЭ с хорошо выровненным неорганическим Li + -проводящие нанопроволоки с ионной проводимостью на порядок выше, чем у предыдущих SPE .

    CAS Google Scholar

  • 127.

    Заман В., Хортанс Н., Диксит М. Б., Де Андраде В. и Хатцелл К. Б. Визуализация перколяции и переноса ионов в гибридных твердых электролитах для литий-металлических аккумуляторов. J. Mater. Chem. A 7 , 23914–23921 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 128.

    Chen, X.C. et al. Исследование сегментарной динамики и ионного транспорта в композитных полимерно-керамических электролитах методом квазиупругого рассеяния нейтронов. Mol. Syst. Des. Англ. 4 , 379–385 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 129.

    Чен, Х.C. et al. Определение и минимизация сопротивления ионному переносу на границе полимер / керамический электролит. ACS Energy Lett. 4 , 1080–1085 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 130.

    Zhou, W. et al. Двухслойный полимерный электролит для высоковольтных твердотельных аккумуляторных батарей. Adv. Матер. 31 , e1805574 (2019). Первый отчет о многослойном SPE с непрерывным переносом ионов через интерфейсы для работы под высоким напряжением .

    Google Scholar

  • 131.

    Секи, С., Кобаяши, Ю., Мияширо, Х., Мита, Ю. и Ивахори, Т. Изготовление высоковольтных, емких, полностью твердотельных литий-полимерных вторичных батарей по специальному назначению. концепции композита полимерный электролит / неорганический электролит. Chem. Матер. 17 , 2041–2045 (2005).

    CAS Google Scholar

  • 132.

    Choudhury, S. et al. Стабилизирующие полимерные электролиты в высоковольтных литиевых батареях. Нат. Commun. 10 , 3091 (2019).

    Google Scholar

  • 133.

    Dong, T. T. et al. Многофункциональный полимерный электролит обеспечивает сверхдлительный срок службы высоковольтной литий-металлической батареи. Energy Environ. Sci. 11 , 1197–1203 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 134.

    Чжао, К., Чен, П. Ю., Ли, С. К., Лю, X. Т. и Арчер, Л. А. Твердотельные полимерные электролиты, стабилизированные солевыми добавками для конкретных задач. J. Mater. Chem. А 7 , 7823–7830 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 135.

    Xu, K., Zhang, S. S., Jow, T. R., Xu, W. & Angell, C. A. LiBOB в качестве соли для литий-ионных батарей: возможное решение для работы при высоких температурах. Electrochem. Solid-State Lett. 5 , A26 – A29 (2002).

    CAS Google Scholar

  • 136.

    Li, S. et al. Электролит из двойного солевого полимера с суперионной проводимостью, электрохимически стабильным. Джоуль 2 , 1838–1856 (2018). Один из первых отчетов об использовании сшивающих полимеров для смачивания пористого катодного материала перед сшивкой для образования непрерывных путей переноса вместе с добавками, позволяющими работать при высоких напряжениях .

    CAS Google Scholar

  • 137.

    Liang, W. F., Shao, Y. F., Chen, Y. M. & Zhu, Y. Совместимый с катодом суперионный проводящий твердый полимерный электролит 4 В для твердых литий-металлических батарей с длительным сроком службы. ACS Appl. Energy Mater. 1 , 6064–6071 (2018).

    Google Scholar

  • 138.

    Chai, J. et al. Получение на месте твердого электролита на основе поливиниленкарбоната с межфазной стабильностью для литиевых батарей LiCoO 2 . Adv. Sci. 4 , 1600377 (2017).

    Google Scholar

  • 139.

    Auvergniot, J. et al. Стабильность границы раздела аргиродита Li 6 PS 5 Cl по отношению к LiCoO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 и LiMn 2 O 4 оптом твердотельные батареи. Chem. Матер. 29 , 3883–3890 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 140.

    Сакуда, А., Хаяси, А. и Тацумисаго, М. Наблюдение за границами раздела между электродом LiCoO 2 и Li 2 S − P 2 S 5 твердых электролитов полностью твердотельных литиевых вторичных батарей с использованием просвечивающая электронная микроскопия. Chem. Матер. 22 , 949–956 (2010).

    CAS Google Scholar

  • 141.

    Ohta, N. et al. Повышение быстродействия твердотельных литиевых батарей за счет наноразмерной межфазной модификации. Adv. Матер. 18 , 2226–2229 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 142.

    Ito, Y. et al. Применение частиц LiCoO 2 , покрытых тонкими пленками орто-оксосоли лития, в полностью твердотельных литиевых батареях сульфидного типа. J. Electrochem. Soc. 162 , A1610 – A1616 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 143.

    Ву, Дж. Х., Трэвис, Дж. Дж., Джордж, С. М. и Ли, С.-Х. Использование осаждения атомного слоя Al 2 O 3 для путей ионного лития в твердотельных литиевых батареях. J. Electrochem. Soc. 162 , A344 – A349 (2014).

    Google Scholar

  • 144.

    Халлинан Д. Т., Муллин С. А., Стоун Г. М. и Балсара Н. П. Стабильность металлического лития в батареях с блок-сополимерными электролитами. Дж.Электрохим. Soc. 160 , A464 – A470 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 145.

    Capuano, F. Композитные полимерные электролиты. J. Electrochem. Soc. 138 , 1918–1922 (1991).

    CAS Google Scholar

  • 146.

    Гарри, К. Дж., Ляо, X. X., Паркинсон, Д. Ю., Майнор, А. М. и Балсара, Н. П. Электрохимическое осаждение и удаление металлического лития через жесткую блок-сополимерную электролитную мембрану. J. Electrochem. Soc. 162 , A2699 – A2706 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 147.

    Гарри К. Дж., Хига К., Сринивасан В. и Балсара Н. П. Влияние модуля электролита на локальную плотность тока на кончике дендрита на металлическом литиевом электроде. J. Electrochem. Soc. 163 , A2216 – A2224 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 148.

    Янг, Р. и Ловелл, П. Введение в полимеры 3-е изд., Гл. 21 (CRC, 2011).

  • 149.

    Khurana, R., Schaefer, JL, Archer, LA & Coates, GW Подавление роста дендритов лития с помощью электролитов из сшитого полиэтилена / полиэтилена: новый подход к практическим литий-металлическим полимерным батареям . J. Am. Chem. Soc. 136 , 7395–7402 (2014). Первый отчет об использовании сшивки полимеров для включения высокомодульного компонента в электролит для подавления роста дендритов .

    CAS Google Scholar

  • 150.

    Zeng, X. X. et al. Изменение формы литиевого покрытия / снятия изоляции с помощью бифункционального полимерного электролита для твердотельных литий-металлических батарей при комнатной температуре. J. Am. Chem. Soc. 138 , 15825–15828 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 151.

    Choudhury, S. et al. Ограничивающее электроосаждение металлов в структурированных электролитах. Proc. Natl Acad. Sci. США 115 , 6620–6625 (2018). В этой статье сообщается о визуальном объяснении механизма подавления дендритов сшитыми полимерными электролитами и о роли размера ячеек сетки в стабилизации электроосаждения .

    CAS Google Scholar

  • 152.

    Liu, K. et al. Литий-металлические аноды с адаптивным межфазным защитным слоем «твердое тело-жидкость». J. Am.Chem. Soc. 139 , 4815–4820 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 153.

    Zheng, G. Y. et al. Высокопроизводительный отрицательный электрод из металлического лития с мягким и текучим полимерным покрытием. ACS Energy Lett. 1 , 1247–1255 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 154.

    Lopez, J. et al. Влияние полимерных покрытий на электроосажденный металлический литий. J. Am. Chem. Soc. 140 , 11735–11744 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 155.

    Zhao, C.Z. et al. Композитный электролит с иммобилизованными анионами для бездендритных анодов из металлического лития. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 11069–11074 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 156.

    Тунг, С.О., Хо, С., Ян, М., Чжан, Р.& Котов, Н.А. Дендритоподавляющий композитный ионный проводник из арамидных нановолокон. Нат. Commun. 6 , 6152 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 157.

    Wang, C. et al. Подавление образования дендритов лития за счет использования композитного твердого электролита LAGP-PEO (LiTFSI) и металлического литиевого анода, модифицированного PEO (LiTFSI), в полностью твердотельных литиевых батареях. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 13694–13702 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 158.

    Gao, Y. et al. Межфазная поверхность полимер-неорганическое твердое тело-электролит для стабильных литий-металлических батарей в условиях обедненного электролита. Нат. Матер. 18 , 384–389 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 159.

    Bouchet, R. et al. Одноионные триблок-сополимеры БАБ как высокоэффективные электролиты для литий-металлических аккумуляторов. Нат. Матер. 12 , 452–457 (2013). В этой работе описан многофункциональный одноионный ТФЭ на основе полианионных блок-сополимеров .

    CAS Google Scholar

  • 160.

    млн лет назад Q. et al. Одиночные литий-ионные проводящие полимерные электролиты на основе суперделокализованного полианиона. Angew. Chem. Int. Эд. 55 , 2521–2525 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 161.

    Баннистер, Д. Дж., Дэвис, Г. Р., Уорд, И. М. и Макинтайр, Дж. Э. Ионная проводимость комплексов полиэтиленоксида с литиевыми солями одноосновных и двухосновных кислот и смесей полиэтиленоксида с литиевыми солями анионных полимеров. Полимер 25 , 1291–1296 (1984).

    CAS Google Scholar

  • 162.

    Мацумото К. и Эндо Т. Синтез сетевых полимеров с противокатионами лития из дифункционального эпоксида, содержащего поли (этиленгликоль) и эпоксидный мономер, несущий фрагмент соли сульфоната лития. J. Polym. Sci. А 48 , 3113–3118 (2010).

    CAS Google Scholar

  • 163.

    Zhu, Y. S. et al. Одноионный полимерный электролит на основе бороната для литий-ионных аккумуляторов. Electrochem. Commun. 22 , 29–32 (2012).

    CAS Google Scholar

  • 164.

    Porcarelli, L. et al. Одноионно-проводящие полимерные электролиты для литий-полимерных аккумуляторов, работающих при температуре окружающей среды. ACS Energy Lett. 1 , 678–682 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 165.

    Снайдер, Дж. Ф., Ратнер, М. А. и Шрайвер, Д. Ф. Ионная проводимость гребенчатых полисилоксановых полиэлектролитов, содержащих олигоэфирные и перфторэфирные боковые цепи. J. Electrochem. Soc. 150 , A1090 – A1094 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 166.

    Rojas, A.A. et al. Влияние концентрации литий-иона на морфологию и ионный транспорт в одноион-проводящих блок-сополимерных электролитах. Макромолекулы 48 , 6589–6595 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 167.

    Porcarelli, L. et al. Одноионно-проводящие полимерные электролиты на основе универсальных полиуретанов. Электрохим. Acta 241 , 526–534 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 168.

    Савойя, Б. М., Уэбб, М. А. и Миллер, Т. Ф. III Повышение диффузии катионов и подавление диффузии анионов через кислотные полимерные электролиты Льюиса. J. Phys. Chem. Lett. 8 , 641–646 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 169.

    Форсайт, М., Поркарелли, Л., Ван, X., Гужон, Н. и Месеррейес, Д. Инновационные электролиты на основе ионных жидкостей и полимеров для твердотельных батарей нового поколения. В соотв. Chem. Res. 52 , 686–694 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 170.

    Porcarelli, L. et al. Одноионный блок-сополи (ионная жидкость) в качестве электролитов для твердотельных литиевых батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 10350–10359 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 171.

    Парк, С.С., Тульчинский, Ю.& Dinca, M. Одноионный твердый электролит Li + , Na + и Mg 2+ , поддерживаемый мезопористым анионным Cu – азолатным металлоорганическим каркасом. J. Am. Chem. Soc. 139 , 13260–13263 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 172.

    Fischer, S. et al. Металлоорганический каркас с тетраэдрическими алюминатными центрами как одноионный твердый электролит Li + . Angew.Chem. Int. Эд. 57 , 16683–16687 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 173.

    Jeong, K. et al. Ковалентные органические каркасы с одиночной литий-ионной проводимостью, не содержащие растворителей. J. Am. Chem. Soc. 141 , 5880–5885 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 174.

    Luo, W. et al. Переход от суперлитиофобности к суперлитиофильности гранатового твердотельного электролита. J. Am. Chem. Soc. 138 , 12258–12262 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 175.

    Han, X. et al. Отрицательное межфазное сопротивление в твердотельных литий-металлических батареях на основе граната. Нат. Матер. 16 , 572–579 (2017). Первая статья, предлагающая стратегии уменьшения межфазного сопротивления гранатовых электролитов и литий-металлических электродов с использованием ультратонкого алюминия 2 O 3 .

    CAS Google Scholar

  • 176.

    Wang, C. et al. Конформная наноразмерная модификация поверхности твердотельного электролита на основе граната ZnO для анодов металлического лития. Nano Lett. 17 , 565–571 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 177.

    Luo, W. et al. Снижение межфазного сопротивления между твердотельным электролитом со структурой граната и литий-металлическим анодом за счет слоя германия. Adv. Матер. 29 , 1606042 (2017).

    Google Scholar

  • 178.

    Hao, F. et al. Укрощение взаимодействия активного материала и твердого электролита с органическим катодом для полностью твердотельных батарей. Джоуль 3 , 1349–1359 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 179.

    Jin, Y. et al. Литиевая батарея с твердым электролитом на основе твердого электролита с промежуточной температурой для хранения сетевой энергии. Нат. Энергетика 3 , 732–738 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 180.

    Cheng, Q. et al. Стабилизация границы раздела твердый электролит-анод в литий-металлических батареях с помощью нанокомпозитного покрытия на основе нитрида бора. Джоуль 3 , 1510–1522 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 181.

    Yu, Q. et al. Построение эффективных интерфейсов для Li 1.5 Al 0,5 Ge 1,5 (PO 4 ) 3 гранул для создания гибридных твердотельных литий-металлических батарей при комнатной температуре. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 9911–9918 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 182.

    Tian, ​​Y. et al. Дизайн интерфейса на основе реактивности в твердотельных батареях с металлическим натрием. Джоуль 3 , 1037–1050 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 183.

    Gao, Y. et al. Органические и неорганические нанокомпозиты на основе солей: к стабильному металлическому литию / Li 10 GeP 2 S 12 Граница раздела твердого электролита. Angew. Chem. Int. Эд. 57 , 13608–13612 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 184.

    Zhang, Z. et al. Модернизация интерфейса Li 10 GeP 2 S 12 электролит и литиевый анод для полностью твердотельных литиевых батарей со сверхдлительным сроком службы. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 2556–2565 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 185.

    Wang, C.H. et al. Повышение производительности литиевых батарей с помощью гибридных твердо-жидких электролитов: межфазные свойства и эффекты жидких электролитов. Nano Energy 48 , 35–43 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 186.

    Сюй Б.Ю., Дуан Х.А., Лю Х.З., Ван, К.А. и Чжун, С.В. Стабилизация границы раздела гранат / жидкий электролит с использованием сверхосновных добавок для гибридных литиевых батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 21077–21082 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 187.

    Zhang, Z. Z. et al. Самоформирующийся композитный электролит для твердотельных натриевых батарей со сверхдлительным сроком службы. Adv. Energy Mater. 7 , 1601196 (2017). Исследование, в котором скорость переноса заряда на границе раздела электрод-электролит увеличивается с использованием небольшого количества негорючей и нелетучей ионной жидкости на катоде в твердотельных натриевых батареях .

    Google Scholar

  • 188.

    Oh, D. Y. et al. Превосходная совместимость сольват-ионных жидкостей с сульфидными твердыми электролитами: благоприятные ионные контакты в твердотельных литий-ионных батареях объемного типа. Adv. Energy Mater. 5 , 1500865 (2015).

    Google Scholar

  • 189.

    Duan, H. et al. Литий-металлический аккумулятор без дендритов с тонким асимметричным твердым электролитом со специально разработанными слоями. J. Am. Chem. Soc. 140 , 82–85 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 190.

    Chen, X. Z., He, W. J., Ding, L.X., Wang, S.Q.И Ван, Х. Х. Улучшение межфазного контакта во всех твердотельных батареях с каркасом из твердоэлектролитной мембраны на катодной подложке. Energy Environ. Sci. 12 , 938–944 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 191.

    Pan, Q. et al. Коррелирующая граница раздела электрод-электролит и характеристики батареи в литий-металлических батареях на основе гибридных твердых полимерных электролитов. Adv. Energy Mater. 7 , 1701231 (2017).

    Google Scholar

  • 192.

    Liu, Y. et al. Переход от плоского к трехмерному литиевому литию с текучей межфазной границей для твердых литий-металлических батарей. Sci. Adv. 3 , eaao0713 (2017).

    Google Scholar

  • 193.

    Aldalur, I. et al. Полимеры на основе джеффамина в качестве полимерных электролитов с высокой проводимостью и катодных связующих материалов для аккумуляторных батарей. J. Источники энергии 347 , 37–46 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 194.

    Porcarelli, L., Gerbaldi, C., Bella, F. и Nair, J. R. Сверхмягкий полностью этиленоксидный полимерный электролит для безопасных твердотельных литиевых батарей. Sci. Отчет 6 , 19892 (2016). Одна из первых работ, в которых описывается сшитый SSE на основе оксида этилена с улучшенным и непрерывным переносом ионов через границы раздела электрод-электролит. .

    CAS Google Scholar

  • 195.

    Dong, D. et al. Полимерный электролитный клей: универсальная стратегия модификации межфазной поверхности для полностью твердотельных литиевых батарей. Nano Lett. 19 , 2343–2349 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 196.

    Du, A. et al. Сшитый полимерный электролит на основе политетрагидрофуран-бората, позволяющий использовать перезаряжаемые магниевые батареи в широком диапазоне рабочих температур. Adv. Матер. 31 , e1805930 (2019).

    Google Scholar

  • 197.

    Wang, Y.-X. и другие. Натрий-серные батареи комнатной температуры: всесторонний обзор результатов исследований и химии элементов. Adv. Energy Mater. 7 , 1602829 (2017).

    Google Scholar

  • 198.

    Якоби, М. Аккумуляторы становятся гибкими. Chem. Англ.Новости 91 , 13–18 (2013).

    Google Scholar

  • 199.

    Liu, J. et al. Пути создания практичных высокоэнергетических литий-металлических батарей с длительным циклом работы. Нат. Энергетика 4 , 180–186 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 200.

    Сан, К., Лю, Дж., Гонг, Ю., Уилкинсон, Д. П. и Чжан, Дж. Последние достижения в области полностью твердотельных перезаряжаемых литиевых батарей. Nano Energy 33 , 363–386 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 201.

    Wan, J. et al. Ультратонкий, гибкий, твердый полимерный композитный электролит с выровненным нанопористым основанием для литиевых батарей. Нат. Nanotechnol. 14 , 705–711 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 202.

    Атес, Т., Келлер, М., Кулиш, Дж., Adermann, T. & Passerini, S. Разработка полностью твердотельной литиевой батареи путем нанесения суспензионного покрытия с использованием сульфидного электролита. Energy Storage Mater. 17 , 204–210 (2019).

    Google Scholar

  • 203.

    Сяо, Н., Рен, X., Маккаллох, В. Д., Гурдин, Г. и Ву, Ю. Супероксид калия: уникальная альтернатива металл-воздушным батареям. В соотв. Chem. Res. 51 , 2335–2343 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 204.

    Аль-Садат, В. И. и Арчер, Л. А. Электрохимическая ячейка с Al / CO 2 с участием O 2 : система для захвата / преобразования CO 2 и выработки электроэнергии. Sci. Adv. 2 , e1600968 (2016).

    Google Scholar

  • 205.

    Lei, X. et al. Гибкая литий-воздушная батарея в окружающем воздухе с гелевым электролитом in situ. Angew. Chem. Int. Эд. 57 , 16131–16135 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 206.

    Wu, H., Zhuo, D., Kong, D. & Cui, Y. Повышение безопасности аккумуляторной батареи за счет раннего обнаружения внутреннего короткого замыкания с помощью бифункционального разделителя. Нат. Commun. 5 , 5193 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 207.

    Koerver, R. et al.Снижение емкости в твердотельных батареях: образование межфазных границ и химико-механические процессы в катодах из слоистых оксидов с высоким содержанием никеля и твердых электролитах из тиофосфата лития. Chem. Матер. 29 , 5574–5582 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 208.

    Ван С., Сюй Х., Ли В., Долокан А. и Мантирам А. Межфазная химия в твердотельных батареях: образование межфазной границы и его последствия. Дж.Являюсь. Chem. Soc. 140 , 250–257 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 209.

    Park, K. et al. Электрохимическая природа катодного интерфейса для твердотельной литий-ионной батареи: граница раздела между LiCoO 2 и гранатом-Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Chem. Матер. 28 , 8051–8059 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 210.

    Sun, F. et al. Выявление скрытых фактов наличия литий-анода в литий-кислородных батареях с циклическим циклом с помощью рентгеновской и нейтронной томографии. ACS Energy Lett. 4 , 306–316 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 211.

    Lv, S. et al. Operando мониторинг пространственного распределения лития анодов металлического лития. Нат. Commun. 9 , 2152 (2018).

    Google Scholar

  • 212.

    Wang, C. W. et al. Глубинное определение нейтронного профиля границы раздела металлический литий – гранат для твердотельных аккумуляторов. J. Am. Chem. Soc. 139 , 14257–14264 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 213.

    Chandrashekar, S. et al. 7 Li МРТ литиевых батарей выявляет микроструктурное расположение лития. Нат. Матер. 11 , 311–315 (2012).

    CAS Google Scholar

  • 214.

    Гарри К. Дж., Холлинан Д. Т., Паркинсон Д. Ю., МакДауэлл А. А. и Балсара Н. П. Обнаружение подповерхностных структур под дендритами, образованными на циклических электродах из металлического лития. Нат. Матер. 13 , 69–73 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 215.

    Li, Y. Z. et al. Атомная структура чувствительных материалов батарей и интерфейсов, обнаруженная с помощью криоэлектронной микроскопии. Наука 358 , 506–510 (2017).

    CAS Google Scholar

  • 216.

    Matsuda, Y. et al. Рамановская спектроскопия in situ катода LiCoO 2 в Li / Li 3 PO 4 / LiCoO 2 полупроводниковая тонкопленочная литиевая батарея. Твердотельный ион. 335 , 7–14 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 217.

    Wang, Z. et al. Наблюдение на месте STEM-EELS наноразмерных межфазных явлений в полностью твердотельных батареях. Nano Lett. 16 , 3760–3767 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 218.

    Яо, Ю.-Ф. Y. & Kummer, J. T. Ионообменные свойства и скорости ионной диффузии в бета-оксиде алюминия. J. Inorg. Nucl. Chem. 29 , 2453–2475 (1967).

    CAS Google Scholar

  • 219.

    Гуденаф, Дж. Б., Хонг, Х. Ю. П. и Кафалас, Дж.А. Быстрый транспорт ионов Na + в каркасных структурах. Mater. Res. Бык. 11 , 203–220 (1976).

    CAS Google Scholar

  • 220.

    Hong, H.Y.P. Кристаллические структуры и кристаллохимия в системе Na 1+ x Zr 2 Si x P 3- x O 12 . Mater. Res. Бык. 11 , 173–182 (1976).

    CAS Google Scholar

  • 221.

    Aono, H., Imanaka, N. & Adachi, G.-y High Li + проводящая керамика. В соотв. Chem. Res. 27 , 265–270 (1994).

    CAS Google Scholar

  • 222.

    Букамп Б. А. и Хаггинс Р. А. Ионная проводимость в имиде лития. Phys. Lett. А 72 , 464–466 (1979).

    Google Scholar

  • 223.

    Matsuo, M. et al. Ионная проводимость натрия и магния в сложных гидридах. J. Alloys Compd. 580 , S98 – S101 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 224.

    Bates, J. B. et al. Электрические свойства тонких пленок аморфного литиевого электролита. Твердотельный ион. 53–56 , 647–654 (1992).

    Google Scholar

  • 225.

    Янсен М. и Хенселер У. Синтез, определение структуры и ионная проводимость тетратиофосфата натрия. J. Solid State Chem. 99 , 110–119 (1992).

    CAS Google Scholar

  • 226.

    Канно, Р. и Мураяма, М. Литий-ионный проводник тио-LISICON: система Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5 . J. Electrochem. Soc. 148 , A742 – A746 (2001).

    CAS Google Scholar

  • 227.

    Zhang, Z. et al. Na 11 Sn 2 PS 12 : новый твердотельный натриевый суперионный проводник. Energy Environ. Sci. 11 , 87–93 (2018). Отчет о Na SSE с беспрецедентным типом трехмерной структуры, который демонстрирует ионную проводимость 1,4 мСм см -1 .

    CAS Google Scholar

  • 228.

    Schwering, G., Honnerscheid, A., van Wullen, L. & Jansen, M. Высокая ионная проводимость лития в гидратах галогенида лития Li 3- n (OH n ) Cl (0,83 ≤ n ≤ 2) и Li 3- n (OH) n Br (1 ≤ n ≤ 2) при температуре окружающей среды. ChemPhysChem 4 , 343–348 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 229.

    Zhao, Y. & Daemen, L.L. Суперионная проводимость в богатых литием антиперовскитах. J. Am. Chem. Soc. 134 , 15042–15047 (2012).

    CAS Google Scholar

  • 230.

    Thangadurai, V., Kaack, H. & Weppner, WJF Новая быстрая ионная проводимость лития в гранате типа Li 5 La 3 M 2 O 12 (M = Nb, Ta ). J. Am. Ceram. Soc. 86 , 437–440 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 231.

    Хупер, А. и Норт, Дж. М. Производство и эксплуатационные характеристики всех твердотельных перезаряжаемых литиевых элементов на полимерной основе. Твердотельный ион. 9–10 , 1161–1166 (1983).

    Google Scholar

  • 232.

    Watanabe, M. et al. Высокая литий-ионная проводимость полимерных твердых электролитов. Макромол. Chem.Rapid Commun. 2 , 741–744 (1981).

    CAS Google Scholar

  • 233.

    Аларко П. Дж., Абу-Лебдех Ю., Абуимран А. и Арманд М. Пластично-кристаллическая фаза сукцинонитрила как универсальная матрица для твердотельных ионных проводников. Нат. Матер. 3 , 476–481 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 234.

    Вентилятор, Л.-З. & Майер, Дж. Композитные эффекты в твердых электролитах на основе поли (этиленоксида) -сукцинонитрила. Electrochem. Commun. 8 , 1753–1756 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 235.

    Meziane, R., Bonnet, J.-P., Courty, M., Djellab, K. & Armand, M. Одноионные полимерные электролиты на основе делокализованного полианиона для литиевых батарей. Электрохим. Acta 57 , 14–19 (2011).

    CAS Google Scholar

  • 236.

    Маккаллум, Дж., Смит, М. и Винсент, К. Влияние радиационно-индуцированного сшивания на проводимость LiClO 4 · ПЭО-электролиты. Твердотельный ион. 11 , 307–312 (1984).

    CAS Google Scholar

  • 237.

    Ся, Д., Сольц, Д. и Смид, Дж. Электропроводность твердых полимерных электролитных комплексов солей щелочных металлов с полимерами метакрилатов метоксиполиэтиленгликоля. Твердотельный ион. 14 , 221–224 (1984).

    CAS Google Scholar

  • 238.

    Джайлс, Дж. Р. М., Грей, Ф. М., МакКаллум, Дж. Р. и Винсент, К. А. Синтез и характеристика полимерных электролитов на основе блок-сополимеров ABA. Полимер 28 , 1977–1981 (1987).

    CAS Google Scholar

  • 239.

    Ямагути, Г.И Сузуки К. О структуре полиалюминатов щелочных металлов. Бык. Chem. Soc. Jpn. 41 , 93–99 (1968).

    CAS Google Scholar

  • 240.

    Франциско, Б. Э., Штольдт, К. Р. и М’Пеко, Ж.-К. Захват литий-ионов из-за локальных структурных искажений в электролитах натриевого суперионного проводника (NASICON). Chem. Матер. 26 , 4741–4749 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 241.

    Stramare, S., Thangadurai, V. & Weppner, W. Титанаты лития и лантана: обзор. Chem. Матер. 15 , 3974–3990 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 242.

    Deng, Z., Radhakrishnan, B. & Ong, SP Оптимизация рационального состава богатого литием Li 3 OCl 1- x Br x антиперовскитные суперионные проводники . Chem. Матер. 27 , 3749–3755 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 243.

    Jalem, R. et al. Механизм согласованной миграции в динамике ионов лития граната типа Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Chem. Матер. 25 , 425–430 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 244.

    Cheung, I. W. et al. Электрохимические и твердотельные ЯМР-характеристики композитных полимерных электролитов на основе ПЭО. Электрохим. Acta 48 , 2149–2156 (2003).

    CAS Google Scholar

  • 245.

    Шин, Дж. Х. и Пассерини, С. Влияние наполнителей на электрохимические и межфазные свойства PEO – LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 полимерных электролитов. Электрохим. Acta 49 , 1605–1612 (2004).

    CAS Google Scholar

  • 246.

    Croce, F., Settimi, L., Scrosati, B. & Zane, D. Нанокомпозитные полимерные электролиты PEO-LiBOB для низкотемпературных литиевых аккумуляторных батарей. J. New Mater. Электрохим. Syst. 9 , 3–9 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 247.

    Wong, D. H. et al. Негорючие электролиты на основе перфторполиэфира для литиевых батарей. Proc. Natl Acad. Sci. США 111 , 3327–3331 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 248.

    Миндемарк, Дж., Лейси, М. Дж., Боуден, Т. и Бранделл, Д. Beyond PEO — альтернативные исходные материалы для Li + -проводящих твердых полимерных электролитов. Prog. Polym. Sci. 81 , 114–143 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 249.

    Зоппи, Р. А., Фонсека, К. М. Н. П., Де Паоли, М. А. и Нунес, С. П. Твердые электролиты на основе поли (амид 6-b-этиленоксида). Твердотельный ион. 91 , 123–130 (1996).

    CAS Google Scholar

  • 250.

    Шефер, Дж. Л., Янга, Д. А. и Арчер, Л. А. Электролиты с высоким числом переноса лития путем создания трехмерных заряженных нанопористых сетей из плотных функционализированных композитов наночастиц. Chem. Матер. 25 , 834–839 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 251.

    Zhang, Y. et al. Работа при температуре окружающей среды с твердотельными литий-металлическими батареями с sp 3 Твердый одноионный проводящий полимерный электролит на основе бора. J. Источники энергии 306 , 152–161 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 252.

    Чоудхури, С., Мангал, Р., Агравал, А. и Арчер, Л. А. Высокообратимая литий-металлическая батарея, работающая при комнатной температуре, на основе сшитых волосатых наночастиц. Нат. Commun. 6 , 10101 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 253.

    Бен Юсеф, Х., Гарсия-Кальво, О., Лаго, Н., Деварадж, С. и Арман, М. Сшитый твердый полимерный электролит для полностью твердотельных перезаряжаемых литиевых батарей. Электрохим. Acta 220 , 587–594 (2016).

    Google Scholar

  • 254.

    Tärneberg, R.И Лунден, А. Диффузия ионов в высокотемпературных фазах Li 2 SO 4 , LiNaSO 4 , LiAgSO 4 и Li 4 Zn (SO 4 ) 3 . Твердотельный ион. 90 , 209–220 (1996).

    Google Scholar

  • 255.

    Куммер, Дж. Т. Электролиты β-оксида алюминия. Prog. Solid State Chem. 7 , 141–175 (1972).

    CAS Google Scholar

  • 256.

    Liu, Z. et al. Аномально высокая ионная проводимость нанопористого β-Li 3 PS 4 . J. Am. Chem. Soc. 135 , 975–978 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 257.

    Kimura, T. et al. Получение и характеристика литий-ионных проводящих электролитов из стекла и стеклокерамики Li 3 SbS 4 . Твердотельный ион. 333 , 45–49 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 258.

    Yu, C. et al. Доступ к узкому месту в полностью твердотельных батареях, литий-ионный транспорт по границе раздела твердый электролит-электрод. Нат. Commun. 8 , 1086 (2017).

    Google Scholar

  • 259.

    Хаяси А., Ной К., Танибата Н., Нагао М. и Тацумисаго М. Высокая проводимость по ионам натрия стеклокерамических электролитов с кубическим Na 3 PS 4 . J. Источники энергии 258 , 420–423 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 260.

    Wang, H. et al. Воздухоустойчивый суперионный проводник Na 3 SbS 4 , полученный быстрым и экономичным методом синтеза. Angew. Chem. Int. Эд. 55 , 8551–8555 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 261.

    Yu, Z. X. et al. Исключительно высокая ионная проводимость в Na 3 P 0.62 As 0,38 S 4 с повышенной влагостойкостью для твердотельных натрий-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 29 , 1605561 (2017).

    Google Scholar

  • 262.

    Chu, I.H. et al. Полностью твердотельные натриево-ионные аккумуляторы, работающие при комнатной температуре, с суперионным проводником, легированным хлоридом Na 3 PS 4 . Sci. Отчет 6 , 33733 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 263.

    Судро, Ф., Пети, Д. и Бойло, Дж. П. Диморфизм, фазовые переходы и транспортные свойства в LiZr 2 (PO 4 ) 3 . J. Solid State Chem. 83 , 78–90 (1989).

    CAS Google Scholar

  • 264.

    Le Ruyet, R. et al. Исследование композиционных материалов на основе Mg (BH 4 ) (NH 2 ) с повышенной ионной проводимостью Mg 2+ . Дж.Phys. Chem. C 123 , 10756–10763 (2019).

    Google Scholar

  • 265.

    Zhang, H. et al. Литий-бис (фторсульфонил) имид / поли (этиленоксид) полимерный электролит. Электрохим. Acta 133 , 529–538 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 266.

    Васудеван С. и Фуллертон-Ширей С. К. Влияние формы наночастиц на электрические и термические свойства твердых полимерных электролитов. J. Phys. Chem. C 123 , 10720–10726 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 267.

    Boschin, A. & Johansson, P. Характеристика NaX (X: TFSI, FSI) — твердых полимерных электролитов на основе PEO для натриевых батарей. Электрохим. Acta 175 , 124–133 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 268.

    Ni’mah, Y. L., Cheng, M.-Y., Cheng, J.H., Rick, J. & Hwang, B.-J. Твердотельный полимерный нанокомпозитный электролит TiO 2 / PEO / NaClO 4 для натриево-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 278 , 375–381 (2015).

    Google Scholar

  • 269.

    Шеннон Р. Д. Пересмотренные эффективные ионные радиусы и систематические исследования межатомных расстояний в галогенидах и халькогенидах. Acta Crystallogr. Разд. А 32 , 751–767 (1976).

    Google Scholar

  • 270.

    Duan, H. et al. Расширенное электрохимическое окно твердых электролитов за счет гетерогенной многослойной структуры для высоковольтных литий-металлических батарей. Adv. Матер. 31 , e1807789 (2019).

    Google Scholar

  • 271.

    Li, X. et al. Создание двойных буферных слоев для повышения электрохимических характеристик катода NCA для ASSLB. Energy Storage Mater. 18 , 100–106 (2019).

    Google Scholar

  • 272.

    Zheng, J. et al. Катодные материалы с высоким содержанием Li и Mn: проблемы коммерциализации. Adv. Energy Mater. 7 , 1601284 (2017).

    Google Scholar

  • 273.

    Xu, R. et al. Полностью твердотельные литий-серные батареи с катодной опорой и высокой плотностью энергии на уровне элементов. ACS Energy Lett. 4 , 1073–1079 (2019).

    CAS Google Scholar

  • 274.

    Fan, X. et al. Высокопроизводительный твердотельный Na – S аккумулятор с технологией литья и отжига. ACS Nano 12 , 3360–3368 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 275.

    Лу, Х., Боуден, М. Э., Спренкл, В. Л. и Лю, Дж. Низкая стоимость, высокая плотность энергии и длительный срок службы калийно-серных батарей для хранения энергии в масштабе сети. Adv. Матер. 27 , 5915–5922 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 276.

    Zhu, Z. et al. Полностью твердотельный литиево-органический аккумулятор с композитным полимерным электролитом и хиноновым катодом [5]. J. Am. Chem. Soc. 136 , 16461–16464 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 277.

    Hong, X. et al. Батареи нелитий-металл-сера: шаги навстречу прыжку. Adv. Матер. 31 , e1802822 (2019).

    Google Scholar

  • 278.

    Чжао, К., Чжу, З. и Чен, Дж. Молекулярная инженерия с использованием органических карбонильных электродных материалов для усовершенствованных стационарных и проточных перезаряжаемых батарей с окислительно-восстановительным потенциалом. Adv. Матер. 25 , 1607007 (2017).

    Google Scholar

  • 279.

    Liu, Y. et al. Литий-алюминий-германий-фосфат защищенный тонкой пленкой германия для твердотельных литиевых батарей. Adv. Energy Mater. 8 , 1702374 (2018).

    Google Scholar

  • 280.

    Kang, Y. et al. Новый перезаряжаемый гибридный натриево-воздушный элемент высокой плотности энергии с кислотным электролитом. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 23748–23756 (2018).

    CAS Google Scholar

  • 281.

    Adelhelm, P. et al. От лития к натрию: химия элементов натриево-воздушных и натриево-серных батарей комнатной температуры. Beilstein J. Nanotechnol. 6 , 1016–1055 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 282.

    Xu, Y., Zhao, Y., Ren, J., Zhang, Y. & Peng, H. Полностью твердотельный алюминиево-воздушный аккумулятор в форме волокна с гибкостью, растяжимостью и высокой электрохимические показатели. Angew. Chem. Int. Эд. 55 , 7979–7982 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 283.

    Fu, J. et al. Электрически перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи: прогресс, проблемы и перспективы. Adv. Матер. 29 , 1604685 (2017).

    Google Scholar

  • 284.

    Mokhtar, M. et al. Последние разработки в материалах для алюминиево-воздушных батарей: обзор.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.