Добавить новость
smi24.net
News in English
Январь
2024

Solid state battery design charges in minutes, lasts for thousands of cycles

0
Boston MA (SPX) Jan 11, 2024 - Researchers from the Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) have developed a new lithium metal battery that can be charged and discharged at least 6,000 times - more than any other pouch battery cell - and can be recharged in a matter of minutes.

The research not only describes a new way to make solid state batteries with a lithium metal anode but also offers new understanding into the materials used for these potentially revolutionary batteries.

The research is published in Nature Materials.

"Lithium metal anode batteries are considered the holy grail of batteries because they have ten times the capacity of commercial graphite anodes and could drastically increase the driving distance of electric vehicles," said Xin Li, Associate Professor of Materials Science at SEAS and senior author of the paper. "Our research is an important step toward more practical solid state batteries for industrial and commercial applications."

One of the biggest challenges in the design of these batteries is the formation of dendrites on the surface of the anode. These structures grow like roots into the electrolyte and pierce the barrier separating the anode and cathode, causing the battery to short or even catch fire.

These dendrites form when lithium ions move from the cathode to the anode during charging, attaching to the surface of the anode in a process called plating. Plating on the anode creates an uneven, non-homogeneous surface, like plaque on teeth, and allows dendrites to take root. When discharged, that plaque-like coating needs to be stripped from the anode and when plating is uneven, the stripping process can be slow and result in potholes that induce even more uneven plating in the next charge.

In 2021, Li and his team offered one way to deal with dendrites by designing a multilayer battery that sandwiched different materials of varying stabilities between the anode and cathode. This multilayer, multi-material design prevented the penetration of lithium dendrites not by stopping them altogether, but rather by controlling and containing them.

In this new research, Li and his team stop dendrites from forming by using micron-sized silicon particles in the anode to constrict the lithiation reaction and facilitate homogeneous plating of a thick layer of lithium metal.

In this design, when lithium ions move from the cathode to the anode during charging, the lithiation reaction is constricted at the shallow surface and the ions attach to the surface of the silicon particle but don't penetrate further. This is markedly different from the chemistry of liquid lithium ion batteries in which the lithium ions penetrate through deep lithiation reaction and ultimately destroy silicon particles in the anode.

But, in a solid state battery, the ions on the surface of the silicon are constricted and undergo the dynamic process of lithiation to form lithium metal plating around the core of silicon.

"In our design, lithium metal gets wrapped around the silicon particle, like a hard chocolate shell around a hazelnut core in a chocolate truffle," said Li.

These coated particles create a homogenous surface across which the current density is evenly distributed, preventing the growth of dendrites. And, because plating and stripping can happen quickly on an even surface, the battery can recharge in only about 10 minutes.

The researchers built a postage stamp-sized pouch cell version of the battery, which is 10 to 20 times larger than the coin cell made in most university labs. The battery retained 80% of its capacity after 6,000 cycles, outperforming other pouch cell batteries on the market today. The technology has been licensed through Harvard Office of Technology Development to Adden Energy, a Harvard spinoff company cofounded by Li and three Harvard alumni. The company has scaled up the technology to build a smart phone-sized pouch cell battery.

Li and his team also characterized the properties that allow silicon to constrict the diffusion of lithium to facilitate the dynamic process favoring homogeneous plating of thick lithium. They then defined a unique property descriptor to describe such a process and computed it for all known inorganic materials. In doing so, the team revealed dozens of other materials that could potentially yield similar performance.

"Previous research had found that other materials, including silver, could serve as good materials at the anode for solid state batteries," said Li. "Our research explains one possible underlying mechanism of the process and provides a pathway to identify new materials for battery design."

The research is co-authored by Luhan Ye, Yang Lu, Yichao Wang, and Jianyuan Li. It was supported by the Department of Energy Vehicle Technology Office, the Harvard Climate Change Solutions Fund, and Harvard Data Science Initiative Fund.

Research Report:Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials








«Не думала, что младенцы могут столько не спать. Первые два дня я спала примерно полтора часа».

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.

Преподаватели Подмосковья первые в России подтвердили свои ИТ-компетенции у независимого эксперта «Группа Астра»

Преподаватели Подмосковья первые в России подтвердили свои ИТ-компетенции у независимого эксперта «Группа Астра»


Amorim has seven Man Utd undroppables v Arsenal and four available positions

Palestinian envoy urges action at UN: “History will judge us all”

Exclusive: Fintech giant Stripe building ‘Tempo’ blockchain with crypto VC Paradigm

3 Terrifying Horror Series To Watch Ahead Of HBO’s ‘It: Welcome to Derry’


Преподаватели Подмосковья первые в России подтвердили свои ИТ-компетенции у независимого эксперта «Группа Астра»

Церковь Вознесения Господня в Великом Устюге

Дивеево

ВЦ «Раздолье» проведет бесплатный вебинар «Динамическая структура заказа в 1С:ERP»


Samsung has announced the world's first 500 Hz OLED monitor, but it's the new 5K2K panel that's got my wallet twitching

Список лучших PvE-питомцев для фарма в Etheria: Restart

War Thunder Mobile празднует 2-ю годовщину с новым режимом и подарками

Открыты сервера MMORPG ROM: Golden Age


Овочі можусть стати розкішшю для українців

Овочі можуть стати розкішшю для українців


За продуктами — с кешбэком. «Выберу.ру» подготовил рейтинг карт для покупок в супермаркетах за июль 2025 года

Москва ждет Кирилла Кирюхина в сентябре

Москва и регионы: контракты на 10 млрд рублей за полгода через портал поставщиков

В России представили автомобиль специально для такси


Акция «Окопная свеча» в поддержку бойцов СВО прошла в Севастополе

Умер на глазах семьи. Названы дата и место прощания с режиссером Юрием Бутусовым

Встреча Путина и Трампа перенесена: Белый дом раскрыл график саммита на Аляске

EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса


Победители спецпроекта «Дело в Лапах» помогут четвероногим друзьям в приюте Москвы

Игорь Иванов о работе профсоюзных здравниц

В Москве вынесли приговор бывшему директору парка «Патриот» Вячеславу Ахмедову

Владимир Кашин высоко оценил ход уборочной кампании в Московской области


Калинская пробилась в четвертьфинал турнира в Цинциннати

Шарапова — о победе на Уимблдоне в 17 лет: отец всю ночь гулял, утром принёс газеты

Хачанов войдет в топ-10 рейтинга ATP после турнира в Цинциннати

Калинская назвала несправедливым расписание турнира в Цинциннати


В ЦПКиО Волгограда начали возводить 120-метровое колесо обозрения (Обновлено!)

Владимир Кашин высоко оценил ход уборочной кампании в Московской области

Победители спецпроекта «Дело в Лапах» помогут четвероногим друзьям в приюте Москвы

Овчинский: в Бабушкинском районе достраивают надземную часть новостройки по реновации


Музыкальные новости

Архипелаг 2025: стартовали с максимальными баллами

Вспоминаем Цоя, чаевничаем и кружим в хороводе. Чем ульяновцам заняться на выходных

ТНТ готовит новый новогодний фильм с Тимуром Батрутдиновым и Мариной Кравец в главных ролях

Впервые в Луганске: детский благотворительный фестиваль «Добрая волна» подарит надежду и вдохновение


Константин Бучнев — спортивная гордость Майминского района Республики Алтай

В России представили автомобиль специально для такси

Участникам всероссийского тревел-шоу показали студенческое общежитие и будущий студенческий кампус в Орле

Москва ждет Кирилла Кирюхина в сентябре


Жителей Хакасии приглашают поучаствовать в цифровой Олимпиаде по охране труда

EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.

Кабинет Артиста в Яндекс Музыке. Личный кабинет Артиста в Яндекс Музыке.


В России представили автомобиль специально для такси

ДТП и смерть собаки. Невестка певицы Валерии рассказала о самом худшем дне

Москвичи чаще покупают авто из Петербурга: куда уезжают машины с пробегом

Нейтриновольтаика - энергетическое бестопливное будущее планеты


Путин о Трампе и перспективах отношений между Россией и США

Кнайсль пояснила возможные исходы переговоров между Путиным и Трампом

Путин и Трамп планируют произвести сенсацию: основные тайны предстоящей встречи на Аляске

Яковенко объяснил важность саммита на Аляске




Странные вкусовые предпочтения: что они могут рассказать о здоровье и возрасте

Сергей Собянин: Здание больницы станет волонтерским корпусом

Депздрав Москвы: в центре борьбы со СПИДом не требуется предъявлять паспорт

Психосоматическая седина: можно ли вернуть волосам пигмент, утраченный из-за стресса


В Киеве заявили, что высказывания Трампа содержат скрытую угрозу для Зеленского


EK Archery Revo7 отмечен как незаконный продукт на рынке спортивного оружия

Евгения Медведева: как обручальное кольцо "Тиффани" тронуло её маму до слёз

Барнаульского гида осудили по делу о гибели девяти человек во время турпохода на Камчатке

«СЭ»: Ди Лучано в Москве и завершает переход в ЦСКА


Трамп принял предложение Лукашенко приехать в Минск

Доверенное лицо Лукашенко да вернули на высокую должность в Минздрав

«Пул Первого»: Трамп принял приглашение Лукашенко посетить с семьёй Минск

«Буквально каждый белорус, с кем я разговаривал о политике, говорил, что Лукашенко - абсолютный псих»


Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин: Здание больницы станет волонтерским корпусом

Число многодетных семей в Москве выросло в 3,5 раза — Сергей Собянин

Сергей Собянин рассказал, что ждет гостей форума «Москва 2030» в этом году


Никитин предложил разработать общую транспортную систему

Нейтриновольтаика - энергетическое бестопливное будущее планеты

Барнаульского гида осудили по делу о гибели девяти человек во время турпохода на Камчатке

Психосоматическая седина: можно ли вернуть волосам пигмент, утраченный из-за стресса


Владимир Кашин высоко оценил ход уборочной кампании в Московской области

Победители спецпроекта «Дело в Лапах» помогут четвероногим друзьям в приюте Москвы

Отец зверски убитого азербайджанцами паренька из Москвы потребовал от обвиняемых 100 миллионов рублей

Крымские ветераны СВО проходят лечение в Центрах реабилитации Социального фонда России


Ефимов: станция метро «Бульвар Генерала Карбышева» готова более чем наполовину

Орловская область планирует войти в число национальных туристических маршрутов с проектом «Бирюзовое кольцо России»

XI Международный фестиваль «Jazzовые сезоны» впервые пройдет в музее-заповеднике «Архангельское»

Универсальный ТСД промышленного класса Saotron RT-T40X V.2


Бойцы СВО из Крыма проходят реабилитацию в 12 центрах Социального фонда

Выставка - символ "И реет над Россией флаг"

Погода 15 августа: днём до +31

Прогноз погоды в Крыму на 14 августа


В столице обновили портал «Молодёжь Москвы»

Овчинский: в Бабушкинском районе достраивают надземную часть новостройки по реновации

Победители спецпроекта «Дело в Лапах» помогут четвероногим друзьям в приюте Москвы

Игорь Иванов о работе профсоюзных здравниц














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *