Forscher identifizieren Konzepte zur Messung der Batterieleistung

Bildnachweis: Texas A&M University

Woher wissen wir, ob eine neue Batterie gut ist? Gut funktionierende Batterien sind von unschätzbarem Wert für eine Reihe von Ressourcen, die wir täglich nutzen, wie Mobiltelefone und Laptops, aber auch für solche, die wir häufiger denn je verwenden, wie Drohnen und Elektrofahrzeuge. Forscher des Texas A&M University College of Engineering haben zwei Faktoren identifiziert, mit denen die Leistung von Batterien gemessen werden kann.

Yuan Yue, Hauptautor des veröffentlichten Manuskripts und Doktorand im Fachbereich Materialwissenschaften und -technik, und Dr. Hong Liang, Oscar S. Wyatt Jr. Professor im Fachbereich Maschinenbau und angegliedertes Fakultätsmitglied für Materialwissenschaften und Engineering, sammelte und analysierte experimentelle Daten aus über 250 wissenschaftlichen Artikeln, die im letzten Jahrzehnt veröffentlicht wurden. Das Duo begann mit der Analyse der Strukturen und Leistung des V2Ö5 Elektrode, um Schlüsseleigenschaften abzuleiten, die zur Optimierung von Batterien verwendet werden könnten.

“Zu verwenden als Elektrode, V2Ö5 hat drei Arten der Lithium-Ionen-Interkalation”, sagte Liang. “Wir wissen aus den Grundlagen der Elektrochemie, dass die elektrochemische Leistung einer Batterie davon dominiert wird, wie sich Lithium-Ionen durch einen Prozess namens Interkalation in und aus Strukturen bewegen.”

Liang und Yue fanden heraus, dass die beiden Konzepte Hochkapazitätsband und Gesamtkapazitätserhaltung der Schlüssel zur Bewertung der elektrochemischen Leistung von V . waren2Ö5 Elektroden.

“Der wichtigste und spannendste Teil dieser Forschung ist, den richtigen Weg zu finden, um das Design von Batterien zu optimieren”, sagte Yue. „Aufbau des neuen Konzeptes über die maximale Belastbarkeit der spezifischen Kapazität eines V2Ö5 Elektrode strahlt enormes Licht ins Feld.”

Die Schlussfolgerungen ihrer Arbeit ermöglichen die Weiterentwicklung des optimalen Weges zum Design einer Lithium-Ionen-Batterieelektrode.

„Die Hinweise sind zum Beispiel die Verwendung hierarchischer Strukturen, um das Leistungsniveau zu erhöhen, das Hinzufügen von Kohlenstoffmaterialien oder Ionen, um die Energiedichte zu erhöhen, und die Verwendung poröser Stromkollektoren, um die Kapazität zu erhöhen“, sagte Liang. “Diese allgemeinen Strategien werden den bedeutenden Bemühungen um die Entwicklung besserer Elektrodenmaterialien sowohl von akademischen als auch von industriellen Forschern weitreichende Auswirkungen verleihen.”

Die Entwicklung verbesserter Lithium-Ionen-Batteriezellen könnte in Zukunft für die Stromquellen von Mobiltelefonen, Drohnen, Elektrofahrzeugen, Laptops und Smart Grids genutzt werden.


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