Добавить новость
ru24.net
News in English
Март
2022

Toward batteries that pack twice as much energy per pound

0

In the endless quest to pack more energy into batteries without increasing their weight or volume, one especially promising technology is the solid-state battery. In these batteries, the usual liquid electrolyte that carries charges back and forth between the electrodes is replaced with a solid electrolyte layer. Such batteries could potentially not only deliver twice as much energy for their size, they also could virtually eliminate the fire hazard associated with today’s lithium-ion batteries.

But one thing has held back solid-state batteries: Instabilities at the boundary between the solid electrolyte layer and the two electrodes on either side can dramatically shorten the lifetime of such batteries. Some studies have used special coatings to improve the bonding between the layers, but this adds the expense of extra coating steps in the fabrication process. Now, a team of researchers at MIT and Brookhaven National Laboratory have come up with a way of achieving results that equal or surpass the durability of the coated surfaces, but with no need for any coatings.

The new method simply requires eliminating any carbon dioxide present during a critical manufacturing step, called sintering, where the battery materials are heated to create bonding between the cathode and electrolyte layers, which are made of ceramic compounds. Even though the amount of carbon dioxide present is vanishingly small in air, measured in parts per million, its effects turn out to be dramatic and detrimental. Carrying out the sintering step in pure oxygen creates bonds that match the performance of the best coated surfaces, without that extra cost of the coating, the researchers say.

The findings are reported in the journal Advanced Energy Materials, in a paper by MIT doctoral student Younggyu Kim, professor of nuclear science and engineering and of materials science and engineering Bilge Yildiz, and Iradikanari Waluyo and Adrian Hunt at Brookhaven National Laboratory.

“Solid-state batteries have been desirable for different reasons for a long time,” Yildiz says. “The key motivating points for solid batteries are they are safer and have higher energy density,” but they have been held back from large scale commercialization by two factors, she says: the lower conductivity of the solid electrolyte, and the interface instability issues.

The conductivity issue has been effectively tackled, and reasonably high-conductivity materials have already been demonstrated, according to Yildiz. But overcoming the instabilities that arise at the interface has been far more challenging. These instabilities can occur during both the manufacturing and the electrochemical operation of such batteries, but for now the researchers have focused on the manufacturing, and specifically the sintering process.

Sintering is needed because if the ceramic layers are simply pressed onto each other, the contact between them is far from ideal, there are far too many gaps, and the electrical resistance across the interface is high. Sintering, which is usually done at temperatures of 1,000 degrees Celsius or above for ceramic materials, causes atoms from each material to migrate into the other to form bonds. The team’s experiments showed that at temperatures anywhere above a few hundred degrees, detrimental reactions take place that increase the resistance at the interface — but only if carbon dioxide is present, even in tiny amounts. They demonstrated that avoiding carbon dioxide, and in particular maintaining a pure oxygen atmosphere during sintering, could create very good bonding at temperatures up to 700 degrees, with none of the detrimental compounds formed.

The performance of the cathode-electrolyte interface made using this method, Yildiz says, was “comparable to the best interface resistances we have seen in the literature,” but those were all achieved using the extra step of applying coatings. “We are finding that you can avoid that additional fabrication step, which is typically expensive.”

The potential gains in energy density that solid-state batteries provide comes from the fact that they enable the use of pure lithium metal as one of the electrodes, which is much lighter than the currently used electrodes made of lithium-infused graphite.

The team is now studying the next part of the performance of such batteries, which is how these bonds hold up over the long run during battery cycling. Meanwhile, the new findings could potentially be applied rapidly to battery production, she says. “What we are proposing is a relatively simple process in the fabrication of the cells. It doesn’t add much energy penalty to the fabrication. So, we believe that it can be adopted relatively easily into the fabrication process,” and the added costs, they have calculated, should be negligible.

Large companies such as Toyota are already at work commercializing early versions of solid-state lithium-ion batteries, and these new findings could quickly help such companies improve the economics and durability of the technology.

The research was supported by the U.S. Army Research Office through MIT’s Institute for Soldier Nanotechnologies. The team used facilities supported by the National Science Foundation and facilities at Brookhaven National Laboratory supported by the Department of Energy.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Спортивные игры в СЛД "Москва-Сортировочная" филиала "Московский"

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: С начала 2024 года 140 тысяч женщин и новорожденных Московского региона получили услуги по родовым сертификатам

Более 40 тысяч семей в Москве и области получают ежемесячные выплаты из средств материнского капитала

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: За полгода 14,9 тысячи жителей Московского региона оформили страховую пенсию в автоматическом режиме на портале госуслуг


Мюзикл «Формула любви» при поддержке Радио Romantika

Дисбактериоз, Синдром дырявого кишечника и отеки: Кутушов рассказал, как связаны эти проблемы

"Кедровые острова" дали первые всходы

Не поможет и жвачка: Доктор Кутушов рассказал о причинах неприятного запаха изо рта


Kamala Harris’s Record on Israel Raises Questions About Support for Jewish State if Elected US President

Mikel Arteta demands more Arsenal signings as he gives cryptic update on Riccardo Calafiori transfer

Kim Cattrall says she won’t return to ‘Sex and the City’ sequel’s third season

Who is Ghetts and what character does the rapper play in Supacell?


Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: За полгода 14,9 тысячи жителей Московского региона оформили страховую пенсию в автоматическом режиме на портале госуслуг

Спортивные игры в СЛД "Москва-Сортировочная" филиала "Московский"

Более 40 тысяч семей в Москве и области получают ежемесячные выплаты из средств материнского капитала

В Домодедово сотрудники Росгвардии задержали подозреваемого в краже партии товаров.


A Google Doodle animator is my new favorite Elden Ring lore theorist thanks to this cartoon retelling of Shadow of the Erdtree set to a Taylor Swift song

D&D's new 2024 Player's Handbook will have 10 species to choose from including goliaths, and drow will be closer to their Baldur's Gate 3 version

Игра Legend of Goddess: The Last War с откровенными скинами персонажей появилась на Android

Warner Bros acquires MultiVersus devs as it shifts focus to free-to-play



Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: С 1 августа Соцфонд увеличит страховые пенсии россиян

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Жираф-долгожитель: чем был уникален Самсон Ленинградов из Московского зоопарка

Будут ли магнитные бури сегодня, 25 июля 2024 года?




Более 40 тысяч семей в Москве и области получают ежемесячные выплаты из средств материнского капитала

«Очаги дождей»: синоптик Леус рассказал о погоде в Москве 25 июля

В Кремле обратились с дельным советом к Армении: "Только не выберите путь Киева"

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: С начала 2024 года 140 тысяч женщин и новорожденных Московского региона получили услуги по родовым сертификатам


Доступность отремонтированных улиц в Ленинском районе проверили люди с ограниченными возможностями здоровья

Глава Реутова Науменко подарил бойцам СВО квадрокоптер с тепловизором

Сибирские каникулы: Tele2 представила еще 40 идей для любителей внутреннего туризма

Подозреваемого в угрозе убийством задержали в Коломне


Саснович не вышла в четвертьфинал турнира WTA-250 в Румынии

Теннисисты Медведев и Джокович отказались жить в Олимпийской деревне

Лекарство против будней: почему предстоящая Олимпиада в Париже будет уникальна для России

Котов проиграл Берреттини в первом круге турнира ATP в Австрии


Сибирские каникулы: Tele2 представила еще 40 идей для любителей внутреннего туризма

Подозреваемого в угрозе убийством задержали в Коломне

Лукашенко улетел из Беларуси к Путину

Стало известно где пройдет прощание с байкершей МотоТаней


Музыкальные новости

Кажетта Ахметжанова: какие цифры в дате рождения отвечают за денежный магнетизм человека

Новые победы ГУАП на конкурсе грантов КНВШ

Шнурову придется заплатить за несыгранный концерт

Четыре жены и одна Муза. Новая любовь композитора Зацепина на 60 лет моложе



Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: С 1 августа Соцфонд увеличит страховые пенсии россиян

Более 40 тысяч семей в Москве и области получают ежемесячные выплаты из средств материнского капитала

Будут ли магнитные бури сегодня, 25 июля 2024 года?


Генерал-полковник Алексей Воробьёв проверил Главное управление Росгвардии по городу Москве

Пока в Якутии была ночь: скандал с Wildberries, Киркоров в каньоне и самый жаркий день

Михаил Башкатов в шоу «Вкусно с Анфисой Чеховой» на ТВ-3 рассказал о первом заработке

Сергей Собянин. Неделя мэра


SHOT: подозреваемого в подрыве машины в Москве скоро отправят в Россию

Брат задержанного в Турции россиянина Серебрякова: на фото в СМИ другой человек

Адвокат Сулим: Турция выдаст России подозреваемого в подрыве авто в Москве

РИА: брат Серебрякова заявил, что на фото в СМИ изображен не его родственник


Госкомпаниям запланировали переезд // Штаб-квартиры каких корпораций могут покинуть Москву

Представитель Кремля Песков подтвердил встречу Путина и Лукашенко в Москве

Госкомпании переедут из Москвы на Дальний Восток

Асад назвал доверительными отношения между Москвой и Дамаском




Отличник, не любил Навального, имел проблемы со здоровьем: что известно об обвиняемом в подрыве машины офицера в Москве

Гособвинение запросило 4 года колонии для активиста Глеба Калинычева из Нижнего Новгорода за перевод денег ФБК


Жираф-долгожитель: чем был уникален Самсон Ленинградов из Московского зоопарка

В Москве прошли фестиваль «Вкус лета» и Премия «Здоровое питание»

Объявлены компании-победители XII Премии «Здоровое питание-2024»

N1 Medical 2024 наградили лучших специалистов медицины и индустрии красоты !


Снос усадьбы Зеленских в Киеве: совладельцу здания избрали меру пресечения

Вместо того, чтобы проголосовать закон о сохранении культурного наследия, "кнопки" от "слуг" имитируют обсуждение на ТСК против Киева, – Береза

В офисе Зеленского заявили, что Киев "не имеет отношения" к подрыву авто в Москве

В Киеве раскритиковали офис Зеленского за фото с саммита в Швейцарии


Единая лига ВТБ объявила формат и расписание Суперкубка‑2024

Экраны Toshiba TV для UEFA EURO 2024 вывели игру на новый уровень

Благотворительный забег «Без Границ» объединит звёзд эстрады и спорта в Москве

Состоялась премьера документально-игрового блокбастера «Про_Честь»


"Надо доводить до ума". Чем удивляет неидеальное хозяйство под Минском, которое посетил Александр Лукашенко

“Генерал КГБ”: Лукашенко сломается только в случае невиданного массивного коллапса

На поле под Минском заметили Лукашенко

Лукашенко объяснил, почему его не надо называть господином



Собянин сообщил о планах развития производства беспилотных авиасистем в Москве

Сергей Собянин: Научные команды медицинских организаций получат поддержку

Сергей Собянин. Неделя мэра

Сергей Собянин назвал самые популярные станции МЦД


TWSE стала первой биржей, получившей сертификат углеродной нейтральности ISO 14068-1

Около 2 млрд рублей затрачено на охрану окружающей среды северским СХК

«Кинобус ПроЭко» разоблачает экологические мифы на VII Слете координаторов Чистых игр

Золотой стандарт: бизнес-центр Tekta Group на Ходынском поле пройдет сертификацию по российской зеленой системе «Клевер»


Лукашенко улетел из Беларуси к Путину

"МСП Лизинг" увеличила объем льготной лизинговой поддержки МСП

3,5 тыс малышей появились на свет в Видновском перинатальном центре с начала года

Сибирские каникулы: Tele2 представила еще 40 идей для любителей внутреннего туризма


ТСД SAOTRON RT41 GUN: практичный, производительный, надёжный

Беспроводной сканер штрих-кодов SAOTRON P05i промышленного класса

Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин. Неделя мэра


Выставка-реклама «Галерея книжных новинок»

Игра-викторина «Хорошо, когда есть рядом верный, бескорыстный друг!» к Международному дню дружбы

Час памяти «Дети Донбасса, дети войны…»

«Июльский зной». Цены на «однушки» в Симферополе сильно подогрелись, но не закипели


Глава Реутова Науменко подарил бойцам СВО квадрокоптер с тепловизором

Сибирские каникулы: Tele2 представила еще 40 идей для любителей внутреннего туризма

Доступность отремонтированных улиц в Ленинском районе проверили люди с ограниченными возможностями здоровья

Москва переходит от двигателей внутреннего сгорания к электрическим












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Даниил Медведев

Теннисисты Медведев и Джокович отказались жить в Олимпийской деревне






На Тверском бульваре Москвы откроются модное пространство и ярмарка НКО

Фигурант дела о подрыве Land Cruiser в Москве планировал сбежать в Грецию

"Цена взмоет в небо": эксперт Михаил Хазин призывает россиян заранее купить это

Стало известно где пройдет прощание с байкершей МотоТаней