Litium-ion batareyalarda elektrolit kimi maye kristallar sabit litium metal hüceyrələri yaratmağa imkan verəcəkmi?
Məzmun
Carnegie Mellon Universitetinin maraqlı araşdırması. Alimlər enerji sıxlığını, sabitliyini və doldurma qabiliyyətini artırmaq üçün litium-ion hüceyrələrində maye kristallardan istifadə etməyi təklif ediblər. İş hələ irəli getməyib, ona görə də onların tamamlanmasını ən azı beş il gözləyəcəyik - əgər mümkünsə.
Maye kristallar displeylərdə inqilab etdi, indi onlar batareyalara kömək edə bilər
Mündəricat
- Maye kristallar displeylərdə inqilab etdi, indi onlar batareyalara kömək edə bilər
- Maye-bərk elektrolit əldə etmək üçün bir hiylə kimi maye kristallar
Qısacası: litium-ion hüceyrə istehsalçıları hal-hazırda hüceyrə performansını qoruyarkən və ya yaxşılaşdırarkən, məsələn, daha yüksək doldurma güclərində sabitliyin yaxşılaşdırılması da daxil olmaqla, hüceyrələrin enerji sıxlığını artırmağa çalışırlar. İdeya, batareyaları daha yüngül, daha təhlükəsiz və daha sürətli doldurmaq üçün etməkdir. Bir az tez-ucuz-yaxşı üçbucaq kimi.
Hüceyrələrin xüsusi enerjisini əhəmiyyətli dərəcədə artırmaq yollarından biri (1,5-3 dəfə) litium metaldan (Li-metal) hazırlanmış anodların istifadəsidir.... Əvvəlki kimi karbon və ya silikon deyil, hüceyrənin tutumundan birbaşa məsul olan litium elementidir. Problem ondadır ki, bu tənzimləmə tez bir zamanda litium dendritləri, zaman keçdikcə iki elektrodu birləşdirən metal çıxıntıları inkişaf etdirir və onları zədələyir.
Maye-bərk elektrolit əldə etmək üçün bir hiylə kimi maye kristallar
Hazırda litium ionlarının axmasına imkan verən, lakin bərk strukturların böyüməsinə imkan verməyən xarici qabığın formalaşdırılması üçün müxtəlif materiallarda anodların qablaşdırılması üzərində iş aparılır. Problemin potensial həlli də bərk elektrolitin istifadəsidir - dendritlərin nüfuz edə bilməyəcəyi bir divar.
Karnegi Mellon Universitetinin alimləri fərqli bir yanaşma tətbiq etdilər: onlar sübut edilmiş maye elektrolitlərlə qalmaq istəyirlər, lakin maye kristallara əsaslanırlar. Maye kristallar maye və kristallar arasında yarı yolda olan strukturlardır, yəni nizamlı quruluşa malik bərk maddələrdir. Maye kristallar mayedir, lakin onların molekulları çox nizamlıdır (mənbə).
Molekulyar səviyyədə maye kristal elektrolitin strukturu sadəcə kristal quruluşdur və beləliklə dendritlərin böyüməsini maneə törədir. Bununla belə, biz hələ də maye ilə, yəni elektrodlar arasında ionların axmasına imkan verən bir faza ilə məşğul oluruq. Dendritin böyüməsi bloklanır, yüklər axmalıdır.
Tədqiqatda bu barədə qeyd olunmur, lakin maye kristalların daha bir mühüm xüsusiyyəti var: onlara gərginlik tətbiq edildikdən sonra onlar müəyyən ardıcıllıqla düzülə bilər (məsələn, bu sözlərə və qara rənglər arasındakı sərhədə baxaraq gördüyünüz kimi) hərflər və açıq fon). Belə ki, hüceyrə doldurulmağa başlayanda maye kristal molekulları fərqli bucaq altında yerləşdiriləcək və elektrodlardan dendritik çöküntüləri "sıyrılacaq".
Vizual olaraq, bu, havalandırma çuxurunda qapaqların bağlanmasına bənzəyəcəkdir.
Vəziyyətin mənfi tərəfi ondan ibarətdir ki Carnegie Mellon Universiteti yeni elektrolitlər üzərində araşdırmaya başlamışdır... Artıq məlumdur ki, onların dayanıqlığı adi maye elektrolitlərdən daha aşağıdır. Hüceyrə deqradasiyası daha sürətli baş verir və bu, bizi maraqlandıran istiqamət deyil. Lakin zaman keçdikcə problemin aradan qaldırılması mümkündür. Üstəlik, biz onilliyin ikinci yarısından əvvəl bərk cisim birləşmələrinin görünüşünü gözləmirik:
> LG Chem bərk hal hüceyrələrində sulfidlərdən istifadə edir. 2028-ci ildən tez olmayan bərk elektrolitlərin kommersiyalaşdırılması
Giriş şəkli: Litium dendritləri mikroskopik litium-ion hüceyrəsinin elektrodunda əmələ gəlir. Üstündəki böyük qaranlıq fiqur ikinci elektroddur. Litium atomlarının ilkin "qabarcığı" müəyyən bir nöqtədə qalxaraq, yaranan dendritin (c) PNNL Unplugged əsasını təşkil edən "bığ" yaradır. / YouTube:
Bu sizi maraqlandıra bilər:
