De geoutilleerde Amerikaanse legersoldaat van de 21e eeuw pakt ongeveer 25 pond aan batterijen op een typische missie, dus het is geen verrassing dat het leger voortdurend geobsedeerd is door het verbeteren van zijn energieopslagbronnen. In de laatste wending geeft het leger lithium-ionbatterijen nog een kans, alleen deze keer met een nieuwe vloeibaar gaselektrolyt.

Energieopslag van de volgende generatie: waarom het leger vloeibaar gas wil maken met elektrolyten

Conventionele lithium-ionbatterijen maken gebruik van een vloeibare elektrolyt, waarin een lithiumzout wordt opgelost door een oplosmiddel. Normaal gesproken is het een zorgeloze omgeving, ondanks de aanwezigheid van het oplosmiddel. Echter, een defect of lek batterij kan brandgevaar opleveren.

Lithium-ionbatterijen zijn alomtegenwoordig in het moderne leven, en dat ding over lekke banden is voor de meeste mensen in de meeste situaties geen probleem. Het is echter een bijzonder gevaar voor soldaten en hun uitrusting, samen met verplettering en andere mogelijke gevolgen die kunnen optreden tijdens veldmissies, wat verklaart waarom het leger erop gebrand is de volgende generatie betere, veiligere lithium-ionbatterijen te identificeren.

De Amerikaanse ministerie van defensie een paar jaar geleden een grote stap gezet in de toekomst van lithium-ion-energieopslag, toen het hielp bij het opstarten van Illinois Nanograf een nieuwe siliciumanodeformule ontwikkelen, gericht op het verminderen van het gewicht en het verbeteren van de prestaties van lithium-ionbatterijen.

Toen kwam er een prijs van $ 10 miljoen van het leger om NanoGraf te helpen een fabriek voor zijn siliciumformule van de grond in Chicago. Nu volgt het leger nog eens $ 550,000 aan financiering om NanoGraf's 3.8 Ah 18650 siliciumanodebatterijcel aan te sluiten met een vloeibaar gas elektrolyt ontwikkeld door het Californische bedrijf South 8 Technologies.

Het zes maanden durende project zal de nieuwe batterij op de proef stellen in een reeks temperatuur- en spijkerpenetratietests.

"Succesvolle afronding van de tests zal de prestaties van de cel bij extreme koude temperaturen valideren en de bestaande capaciteit en levensduur behouden, waardoor de cel kan werken tot -60 graden en tot +60 graden Celsius en de veiligheidstest kan doorstaan", legt NanoGraf uit. .

Wat is er zo geweldig aan elektrolyten met vloeibaar gas?

Het energieopslagproject van het leger volgt op een toekenning van $ 3.152 miljoen aan South 8 van ARPA-E, het geavanceerde financieringsbureau van het Energiedepartement, als onderdeel van een breder programma om de grenzen te verleggen batterijprestaties voor elektrische voertuigen. “De LiGas-elektrolyt gebruikt niet-giftige en niet-corrosieve gassen die onder matige druk vloeibaar worden gemaakt en kunnen worden bewaard in standaard cilindrische celblikken”, legt ARPA-E uit.

"De technologie heeft uitstekende prestaties laten zien in conventionele grafiet/lithium-nikkel-mangaan-kobalt-oxidecellen en biedt veel mogelijkheden voor kostenbesparingen", voegt ARPE-E toe.

ARPA-E heeft de onderscheiding in januari uitgereikt en het plan is dat South 8 de komende drie jaar samenwerkt met een vooraanstaande EV-belanghebbende om vloeibaar gas in de mainstream te brengen.

Blijkbaar zit het leger niet te wachten tot het gras groeit, en terecht. Als alles volgens plan verloopt, zal de NanoGraf – South 8-mashup resulteren in een aanzienlijke verbetering van de prestaties en de veiligheid van soldaten tijdens missies.

"Het vloeibare gaselektrolyt verbetert de veiligheid, verhoogt de energiedichtheid, levert prestaties onder alle weersomstandigheden, maakt snel opladen mogelijk en verlaagt de kosten, terwijl het ook compatibel is met bestaande lithium-ioncelproductie of gigafactory productieprocessen en toeleveringsketens", zegt South 8 enthousiast. "LiGas® maakt lithium-ionbatterijen veiliger door het risico van oververhitting weg te nemen, aangezien het onschadelijke vloeibaar gemaakte gas veilig kan worden afgevoerd."

Waar komt deze nieuwe formule voor energieopslag vandaan?

Vloeibaar gas elektrolyten zijn nieuw voor de CleanTechnica radar, dus we hebben wat in te halen.

Een belangrijke ontwikkeling in het veld dook op in 2017, uit het laboratorium van Shirley Meng aan de University of California-San Diego Jacobs School of Engineering. Meng, die ook fungeert als officieel adviseur van South 8, wordt gecrediteerd als senior auteur van een studie van vloeibaar gas elektrolyten gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap op 15 juni 2017, onder de titel “Vloeibaar gaselektrolyten voor elektrochemische energieopslagapparaten."

De auteurs leggen uit dat de anode en kathode in energieopslagapparaten gescheiden zijn om kortsluiting te voorkomen, en dat geldt voor zowel vloeibare als vaste elektrolyten. Voortbouwend op eerder werk tonen ze aan dat een vergelijkbare scheiding kan optreden in gefluoreerde koolwaterstofgassen die onder druk vloeibaar worden gemaakt. "Hoewel een aantal potentiële oplosmiddelen werden onderzocht, richt de huidige studie zich op het gebruik van fluorkoolwaterstoffen, die niet-toxisch zijn en relatief sterke chemische bindingen hebben, waardoor een breed elektrochemisch venster mogelijk is", merken ze op.

"De elektrolyten vertonen een uitstekende stabiliteit in zowel batterijen als condensatoren, vooral bij lage temperaturen", concluderen ze.

Volgende stappen voor geavanceerde energieopslag en het Amerikaanse leger

Afgelopen zomer publiceerde een team van het Meng-lab een nieuwe studie in het tijdschrift Nature Energie, waarin ze "een route schetsen naar duurzame, temperatuurbestendige lithium-metaalbatterijen met branddovende eigenschappen die state-of-the-art elektrochemische prestaties behouden."

U kunt alle details van krijgen Nature Energie onder de titel, "Brandbestrijding, recyclebare elektrolyten van vloeibaar gas voor temperatuurbestendige lithium-metaalbatterijen.” De Jacobs School-blog biedt ook interessante achtergrondinformatie over hoe de nieuwe studie tot stand kwam uit een discussie tussen promovendus Yijie Yin en een andere afgestudeerde student, Yangyuchen Yang, die samen de eer van de eerste auteur van de studie delen.

De discussie draaide om een groot tekort aan elektrolyt resultaat van de werkzaamheden in 2017. "... de LGE-elektrolyt is nog niet 'perfect', omdat de verzadigde dampdruk van de gebruikte moleculen hoog is, en zoals de meeste elektrolyten, is het nog steeds ontvlambaar, wat de veiligheid en milieubescherming van het systeem irrationeel maakt", blogt Jacobs affiche uitgelegd.

In de zoektocht naar een onbrandbare oplossing kwamen de onderzoekers uit op twee gasmoleculen die de belangrijkste ingrediënten zijn in sommige soorten brandblussers, namelijk 1,1,1,2 tetrafluorethaan en pentafluorethaan. ‍

Ondertussen zijn nieuwe draagbare batterijen slechts één aspect van de zoektocht van het leger naar de energieopslagoplossingen van de toekomst. Ook het leger investeert in nieuwe vormen van grootschalige, lange duur energieopslagsystemen om te zorgen voor energiezekerheid in haar faciliteiten. Dat omvat stroom batterijenOok.

Elektrische voertuigen en EV-batterijen zijn een ander aandachtspunt van het Amerikaanse leger en het ministerie van Defensie. Ze werpen een breed net uit, inclusief legacy autofabrikanten met EV-ambities zoals GM en startups.

Onder degenen die in de running zijn, is Canoo, maker van een vreemd uitziende ruitvormige maar veelzijdig elektrisch platform en Lucid Motors, dat zich naar verluidt heeft aangesloten bij een initiatief van het ministerie van Defensie dat gericht is op het vaststellen van een standaard, verwisselbaar platform voor EV-batterijen.

Vind me op Uitspuitbaar: @TinaMCasey of LinkedIn @TinaMCasey of Mastodon @Casey of Post: @tinamcasey

Foto (bijgesneden): het Amerikaanse leger is op zoek naar verbeterde draagbare energieopslagsystemen om elektronische apparaten voor soldaten op missies van stroom te voorzien (met dank aan het Amerikaanse leger).

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• EVM Financiën. Uniforme interface voor gedecentraliseerde financiën. Toegang hier.
• Quantum Media Groep. IR/PR versterkt. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://cleantechnica.com/2023/06/08/us-army-suddenly-obsessed-with-liquefied-gas-electrolytes-for-portable-energy-storage-systems/