Baterai lithium-metal generasi berikutnya menawarkan lebih banyak jangkauan dalam paket yang lebih kecil, tetapi mereka dapat menurunkan lebih cepat daripada lithium-ion.Tetapi para ilmuwan telah menemukan cara untuk memperpanjang hidup mereka - dan juga meningkatkan keselamatan dan perlindungan lingkungan.
Spread the love

Dari pasta gigi ke baterai EV

Anda mungkin tahu bahwa fluoride – atau lebih khusus lagi, natrium fluoride, yang merupakan senyawa fluor – sebagai bahan umum dalam pasta gigi.Saat menyikat gigi, fluoride membantu melindungi terhadap kerusakan gigi.Tetapi memiliki banyak penggunaan praktis lainnya, dan para ilmuwan di Laboratorium Nasional Departemen Energi (DOE) AS telah menemukan penggunaan untuk fluoride yang dapat membantu melindungi baterai EV generasi berikutnya terhadap degradasi kinerja.

Sementara baterai EV hari ini umumnya menggunakan lithium-ion chemistry, generasi baru baterai EV hanya di atas cakrawala.Kami telah mendokumentasikan beberapa kimia ini, seperti Lithium-Metal, di sini di Greencars.Baterai lithium-metal menggunakan anoda yang terbuat dari logam lithium, bukan grafit yang biasanya ditemukan dalam baterai lithium-ion.Dikombinasikan dengan katoda yang mengandung baterai nikel, mangan, dan kobalt, lithium-metal memiliki hingga menggandakan kepadatan energi baterai lithium-ion.

Design of lithium metal battery with electrolyte containing a fluorinated cation.
Gambar oleh Argonne National Laboratory

Lithium-Metal Baterai: Keuntungan

Baterai Lithium-Metal

secara teori dapat memberikan rentang yang jauh lebih lama, dan berkat kepadatannya yang lebih tinggi secara signifikan, mereka lebih ringan, meningkatkan efisiensi dan kinerja.Berkat ukurannya yang lebih kecil dan bobot yang lebih rendah, baterai lithium-metal juga cukup fleksibel untuk dipasang di truk jarak jauh dan bahkan pesawat, membuka jalan untuk penggunaan nol-emisi di luar mobil saja.

Masalah dengan baterai lithium-metal adalah bahwa kepadatan energi tinggi mereka dapat menurun dengan cepat dengan banyak siklus pengisian dan pelepasan.Sel-sel lithium-ion saat ini kehilangan sebagian kecil dari kinerja dan jangkauan mereka dari waktu ke waktu, yang merupakan salah satu alasan mereka sangat populer;Pembeli berharap bahwa mobil akan berkinerja baik beberapa tahun di jalan seperti saat baru.

Jadi bagaimana bahan dari bantuan pasta gigi?Rahasianya melibatkan elektrolit – cairan yang melaluinya ion lithium bergerak antara katoda dan anoda saat pengisian dan pelepasan.Dalam baterai lithium-metal, elektrolit biasanya merupakan cairan yang mengandung garam yang mengandung lithium yang telah dilarutkan dalam pelarut.Elektrolit tidak membentuk lapisan pelindung pada permukaan anoda selama siklus pengisian daya.

Memperpanjang masa manfaat Baterai EV

Sama seperti membantu membentuk lapisan pelindung pada gigi Anda, fluoride adalah kunci untuk membentuk lapisan pelindung pada permukaan anoda lithium-logam selama siklus pengisian daya.Lapisan ini, yang disebut interfase elektrolit padat (SEI), melindungi anoda, dan memungkinkan ion lithium untuk masuk dan keluar secara bebas saat pengisian dan pelepasan – tanpa degradasi.

Dipimpin oleh John Zhang, pemimpin kelompok dalam Divisi Ilmu Kimia dan Teknik di Argonne National Laboratory, tim menemukan bahwa pelarut fluoride akan mempertahankan lapisan pelindung yang kuat pada anoda selama ratusan siklus.Soum pelarut komponen berfluorinasi bermuatan positif dengan yang bermuatan negatif ke dalam apa yang disebut cairan ionik.Kombinasi dari dua pelarut adalah apa yang mempertahankan kinerja tinggi dalam baterai lithium-metal untuk ratusan siklus pengujian.

Kantor Sains Departemen Energi menyediakan akses ke sumber daya komputasi kinerja tinggi untuk memfasilitasi pengujian cairan ionik di tingkat atom.Simulasi mengungkapkan bahwa senyawa yang diinfus fluorin menempel dan menumpuk pada permukaan anoda dan katoda baterai sebelum siklus pengisian dan pelepasan.Kemudian, selama tahap awal siklus pengisian atau pelepasan, lapisan sei yang tangguh terbentuk pada anoda, melindunginya dan memperpanjang hidupnya.

Lebih aman dan lebih ramah lingkungan

Dengan bantuan simulasi yang canggih, tim menyesuaikan proporsi garam fluoride dan lithium untuk membuat lapisan yang tidak terlalu tebal dan tidak terlalu tipis, memungkinkan ion mengalir masuk dan keluar dari elektroda secara efisien sambil memberikan perlindungan yang memadai yang memadai..Elektrolit baru juga berbiaya rendah;Ini dapat dibuat dengan kemurnian dan hasil yang hebat dalam satu langkah sederhana, dibandingkan dengan beberapa langkah untuk elektrolit saat ini.Elektrolit berbasis fluoride juga lebih ramah lingkungan, karena menggunakan lebih sedikit pelarut, yang mudah menguap dan dapat melepaskan kontaminan ke lingkungan.Keselamatan adalah keuntungan lain, karena elektrolit baru tidak mudah terbakar.

Penemuan elektrolit berfluorinasi baru ini di Argonne National Laboratory dapat membantu membawa baterai lithium-metal ke pasar lebih cepat-yang dapat sangat meningkatkan adopsi mobil listrik, karena ukuran dan harga baterai akan turun.Plus, kegunaan elektrolit baru dapat meluas ke jenis sistem baterai canggih lainnya di masa mendatang.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *