| Micele |
6 februari 2023 17:00 |
Wetenschappers ontdekken oorzaak van langzame zelfontlading van li-ions...
Nu nog de oplossing zoeken die langzame zelfontlading te minimaliseren, ook heel klein beetjes helpen energie te sparen, zeker bij langdurige energie-opslag.
Dus een veel stabieler materiaal dan PET (polyethyleentereftalaat)
Citaat:
https://www.teslarati.com/tesla-rese...ry-discharges/
Tesla-funded researchers discover surprising detail about lithium-ion battery discharges
Geplaatst op 6 februari 2023
Een potentieel cruciale reden achter de neiging van lithium-ionbatterijen tot zelfontlading is blijkbaar ontdekt door onderzoekers van het door Tesla gefinancierde onderzoekscentrum voor batterijen aan de Dalhousie University. Wat vrij opmerkelijk was, was dat de bevindingen van de groep verbazingwekkend eenvoudig maar potentieel diepgaand waren.
Elektronische producten zoals smartphones en laptops hebben na verloop van tijd de neiging zichzelf te ontladen. Het is een maar al te bekend scenario, waarbij een apparaat zijn batterijlading verliest ondanks dat het een tijdje niet is gebruikt. Maar hoewel dit tegenwoordig als normaal wordt beschouwd, hebben onderzoekers van de Dalhousie University mogelijk de boosdoener ontdekt voor zelfontladende lithium-ionbatterijen.
Dr. Michael Metzger, een assistent-professor en de Herzberg-Dahn-leerstoel en in de afdeling Natuurkunde en Atmosferische Wetenschappen aan de Dalhousie University, merkte op dat een commerciële tape die elektroden bij elkaar houdt in lithium-ionbatterijen een belangrijke bijdrage kan leveren aan de zelf- ontladingsproces.
"In commerciële batterijcellen is er tape - zoals Scotch tape - dat de elektroden bij elkaar houdt, en er is een chemische ontleding van deze tape, waardoor een molecuul ontstaat dat leidt tot zelfontlading. In ons laboratorium doen we veel zeer complexe experimenten om batterijen te verbeteren, maar deze keer ontdekten we iets heel eenvoudigs. Het is heel eenvoudig - het zit in elke plastic fles, en niemand had gedacht dat dit zo'n enorme impact heeft op hoe de lithium-ioncellen afbreken," zei Dr. Metzger.
Om lithium-ionbatterijcellen en hun zelfontladingsgedrag te begrijpen, openden Dr. Metzger en zijn team verschillende cellen en stelden ze bloot aan verschillende temperaturen. Tot hun verbazing ontdekte het team dat de elektrolytoplossing in de cel felrood was. Bij verder onderzoek plaatste het team cellen met een gemeenschappelijke elektrolytoplossing in ovens bij vier verschillende temperaturen. Er werden vier verschillende oventemperaturen gebruikt, variërend van 25°C tot 70°C. Het celmonster bij 25°C bleef helder, terwijl het monster bij 55°C lichtbruin werd en dat bij 70°C bloedrood werd. Het team voerde vervolgens een chemische analyse uit om de samenstelling van de elektrolyt te onderzoeken.
Hieronder volgen de observaties van het team.
"Toen ontdekten (de onderzoekers) dat het polyethyleentereftalaat, of PET, in de tape ontleedt en het molecuul creëert dat leidt tot zelfontlading. Het molecuul wordt een redox-shuttle genoemd omdat het naar de positieve kant van de elektrode kan reizen, dan naar de negatieve kant en dan weer terug naar de positieve kant. Het pendelt dus tussen de elektroden en dat zorgt voor zelfontlading, net zoals lithium hoort te doen. Het probleem is dat het shuttle-molecuul het de hele tijd op de achtergrond doet, zelfs als er geen lithium hoort te bewegen als de batterij daar gewoon zit.
"Het is iets wat we nooit hadden verwacht, omdat niemand kijkt naar deze inactieve componenten, deze tapes en plastic folies in de batterijcel, maar het moet echt worden overwogen als je nevenreacties in de batterijcel wilt beperken," zei Dr. Metzger.
De bevindingen van Dr. Metzger en zijn team zijn hieronder te vinden:
https://de.scribd.com/document/62409...518#from_embed
|
originele link:
Citaat:
https://www.dal.ca/news/2023/01/16/d...discharge.html
Dal researchers' chance discovery could help extend battery life by replacing tape that causes selfdischarge
(...)
An unexpected discovery
Dr. Metzger and his colleagues wanted to understand why lithium-ion battery cells self-discharge. As part of their research, they opened several cells after exposing them to different temperatures.
They were stunned to see that the electrolyte solution in the cell was bright red, something they had never seen before.
They then began exploring the cause, placing cells with common electrolyte solution into ovens at four different temperatures. One at 25 C remained clear, while the sample at 55 C was light brown and the highest one at 70C was blood red. They did a chemical analysis and looked at the chemical composition of the electrolyte.
That's when they found that the polyethylene terephthalate, or PET, in the tape decomposes and creates the molecule that leads to the self-discharge. The molecule is called a redox shuttle because it can travel to the positive side of the electrode, then to the negative side and then back to the positive side. So, it shuttles between the electrodes and that creates the self-discharge, just like lithium is supposed to do. The problem is that the shuttle molecule is doing it all the time in the background, even when no lithium is supposed to move when the battery just sitting there.
"It's something we never expected because no one looks at these inactive components, these tapes and plastic foils in the battery cell but it really needs to be considered if you want to limit side reactions in the battery cell," he says of the tape made from PET, a strong, lightweight plastic used widely in packaging and pop bottles.
Commercially relevant
The researchers outlined their findings in two new papers and are catching the attention of industrial heavyweights seeking ways to improve their batteries' performance.
Dr. Metzger recently visited a company in the States that relies on dependable, long-lasting batteries, and was asked about the tape issue after hearing about Dr. Metzger's novel discovery.
"The self-discharge is a super important metric for them," says Dr. Metzger. "One of the engineers said, 'I heard you guys found out something is wrong with PET tape.' So, I explained to him that it's causing this self-discharge and asked him, 'What are you using in your cells?' He said, 'PET tape.'"
The information could lead to a fix that might involve replacing the PET tape with a more stable material that won't degrade.
"It's a commercially relevant discovery. It's a small thing but it can definitely help improve battery cells," he says.
Alison Auld - January 16, 2023
|
|
