Последний прорыв Гудено, законченный со Школьным старшим научным сотрудником Cockrell Марией Хеленой Брэгой, является недорогой все-твердотельной батареей, которая является негорючей и имеет долгую жизнь цикла (время работы от батареи) с высокой объемной плотностью энергии и быстрыми ставками обвинения и выброса. Инженеры описывают свою новую технологию в недавней работе, опубликованной в энергии журнала & Науке об окружающей среде.«Стоимость, безопасность, плотность энергии, ставки обвинения и выброса и жизни цикла очень важны для управляемых батареей автомобилей, которые будут более широко приняты.
Мы полагаем, что наше открытие решает многие проблемы, которые являются врожденными от сегодняшних батарей», сказал Гудено.Исследователи продемонстрировали, что у их новых гальванических элементов есть по крайней мере в три раза больше плотности энергии, чем сегодняшние литий-ионные аккумуляторы. Плотность энергии гальванического элемента дает электромобилю свою тренировочную площадку, таким образом, более высокая плотность энергии означает, что автомобиль может вести больше миль между обвинениями. Формулировка батареи UT Austin также допускает большее количество зарядки и освобождения циклов, который равняется дольше длительным батареям, а также более быстрый уровень перезаряжает (минуты, а не часы).
Сегодняшние литий-ионные аккумуляторы используют жидкие электролиты, чтобы транспортировать литиевые ионы между анодом (отрицательная сторона батареи) и катодом (положительная сторона батареи). Если гальванический элемент заряжен слишком быстро, он может заставить дендриты или «металлические бакенбарды» формироваться и пересекаться через жидкие электролиты, вызвав короткое замыкание, которое может привести к взрывам и огням. Вместо жидких электролитов исследователи полагаются на стеклянные электролиты, которые позволяют использование металлического щелочью анода без формирования дендритов.Использование металлического щелочью анода (литий, натрий или калий) – который не возможен с обычными батареями – увеличивает плотность энергии катода и обеспечивает долгую жизнь цикла.
В экспериментах камеры исследователей продемонстрировали больше чем 1 200 циклов с низким сопротивлением клетки.Кроме того, потому что твердо-стеклянные электролиты могут работать или иметь высокую проводимость, на уровне-20 градусов Цельсия, этот тип батареи в автомобиле мог выступить хорошо в погоду степени ниже нуля. Это – первый все-твердотельный гальванический элемент, который может работать под 60 степенями Цельсия.
Брага начала развивать твердо-стеклянные электролиты с коллегами, в то время как она была в Университете Порту в Португалии. Приблизительно два года назад она начала сотрудничать с Гудено и исследователем Эндрю Дж. Мерчисоном в UT Austin. Брага заявила, что Goodenough принес понимание состава и свойства твердо-стеклянных электролитов, которые привели к новой версии электролитов, которая теперь запатентована через Офис UT Austin Технологической Коммерциализации.
Стеклянные электролиты инженеров позволяют им обшивать металлическим листом и раздевать щелочные металлы и на катоде и на стороне анода без дендритов, которая упрощает фальсификацию гальванического элемента.Другое преимущество состоит в том, что гальванические элементы могут быть сделаны из благоприятных для земли материалов.
«Стеклянные электролиты допускают замену недорогого натрия для лития. Натрий извлечен из морской воды, которая широко доступна», заявила Брага.Goodenough и Брага продолжают продвигать их связанное с батареей исследование и работают над несколькими патентами.
В ближайшей перспективе они надеются работать с производителями батарей, чтобы развивать и проверить их новые материалы в устройствах аккумулирования энергии и электромобилях.