超声波装置提高锂电池容量和充电时间

超声设备刻度

该设备由市面上的智能手机部件制成,可以产生频率极高的声波,频率范围在1亿到100亿赫兹之间。在电话中,这些设备主要用于过滤无线蜂窝信号,识别和过滤语音通话和数据。研究人员转而使用它们在电池的电解液中产生电流。资料来源:大卫·巴洛特/加州大学圣地亚哥分校

该设备使锂金属电池离商业化又近了一步。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一种超声波发射装置,使锂金属电池(LMBs)更接近商业可行性。尽管研究团队专注于LMBs,但该装置可用于任何电池,无论其化学性质如何。yabovip2021

“这项工作将快速充电和高能量电池融合在一起。这是令人兴奋和有效的。”- - -平刘

研究人员开发的设备是电池不可分割的一部分,其工作原理是发射超声波,在阳极和阴极之间的电解液中产生循环电流。这就防止了锂金属生长的形成,也就是在充电过程中形成的树突,而树突会导致锂离子电池的性能下降和短路。

该设备是由市面上的智能手机组件制成的,可以产生频率极高的声波——从1亿到100亿赫兹不等。在电话中,这些设备主要用于过滤无线蜂窝信号,识别和过滤语音通话和数据。研究人员转而使用它们在电池的电解液中产生电流。

“智能手机技术的进步是真正的,我们允许我们使用超声波改善电池技术,”雅各斯工程教授,雅各斯工程教授,雅各斯工程学院,宇航员在大学圣地亚哥和研究的相应作者。

锂电池超声波装置

研究人员开发的设备是电池不可分割的一部分,其工作原理是发射超声波,在阳极和阴极之间的电解液中产生循环电流。这就防止了锂金属生长的形成,也就是在充电过程中形成的树突,而树突会导致锂离子电池的性能下降和短路。资料来源:大卫·巴洛特/加州大学圣地亚哥分校

目前,LMBs还不被认为是为从电动汽车到电子产品的所有产品提供动力的可行选择,因为它们的寿命太短。但这些电池的容量是目前最好的锂离子电池的两倍。例如,在电池重量相同的情况下,锂金属驱动的电动汽车的行驶里程将是锂离子驱动汽车的两倍。

研究人员表示,配备该设备的锂金属电池可循环充放电250次,锂离子电池可循环充电2000多次。电池在10分钟内从零到100%充电。

“这项工作将快速充电和高能电池融合在一起,”雅各布斯学院纳米工程教授刘平(音)说,他也是这篇论文的另一位资深作者。“这是令人兴奋和有效的。”

该团队在2020年2月18日的在线期刊上详细介绍了他们的工作先进的材料

刘说,大多数电池研究努力专注于寻找完美的化学,开发持续较长和充电的电池。yabovip2021相比之下,UC San Diego团队试图解决一个基本问题:在传统金属电池中,阴极和阳极之间的电解液是静止的。结果,当电池电荷时,电解质中的锂离子耗尽,使锂电池更有可能在阳极上不均匀地沉积。这反过来导致开发称为树枝状结构的针状结构,该树枝状结构可以从阳极朝向阴极中未经检查,使电池短路甚至引起火灾。快速充电速度速度速度。

超声波装置锂金属电池

研究人员表示,配备该设备的锂金属电池可循环充放电250次,锂离子电池可循环充电2000多次。电池在10分钟内从零到100%充电。资料来源:大卫·巴洛特/加州大学圣地亚哥分校

通过通过电池传播超声波,器件使电解质流动,在电解质中补充电解质中的锂,使锂在阳极上形成均匀的致密沉积物。

该过程中最困难的部分是设计该设备,纸张的第一作者和博士学位表示。材料科学的学生在uc圣地亚哥。挑战在极小的尺度上工作,了解所涉及的物理现象,并找到一种将设备集成在电池内的有效方法。

“我们的下一步将是将这项技术整合到商用锂离子电池中,”论文的合著者、雅各布斯学院纳米工程博士后研究员刘浩东(音译)说。

该技术已由加州文图拉的一家技术开发公司Matter Labs从加州大学圣地亚哥分校获得许可。该许可不是独占的。

参考:“通过表面声波 - 驱动电解质流动的快速充电锂金属电池”由黄,詹姆斯,平刘和六东刘,192020年2月18日,先进的材料
DOI: 10.1002 / adma.201907516

这项工作是由美国能源部和加州大学圣地亚哥分校的加速创新市场团队资助的。它受专利保护:美国#16/331,741 -“基于声波的可充电电池树突预防”和临时# 2019-415 -“化学未知预防离子耗竭和液体电解质树突预防”。yabovip2021

1评论关于“超声波装置提高锂电池容量和充电时间”

  1. 难以置信!据我所知,这款卡车的续航里程可达500英里,并且能在15分钟内完全充电,但这可能会在充电站输入更少的情况下实现类似的性能。

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