Лити-ион батерейны электролит болгон шингэн талстууд нь тогтвортой литийн металл эсийг бий болгох боломжтой юу?
Агуулга
Карнеги Меллоны их сургуулийн нэгэн сонирхолтой судалгаа. Эрдэмтэд эрчим хүчний нягтрал, тогтвортой байдал, цэнэглэх чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд литийн ион эсүүдэд шингэн талстыг ашиглахыг санал болгов. Ажил хараахан урагшлаагүй байгаа тул бид тэдгээрийг дуусгахыг дор хаяж таван жил хүлээх болно - хэрэв боломжтой бол.
Шингэн талстууд дэлгэцэнд хувьсгал хийсэн тул одоо батерейнд тусалж чадна
Агуулга
- Шингэн талстууд дэлгэцэнд хувьсгал хийсэн тул одоо батерейнд тусалж чадна
- Шингэн талстууд нь шингэн-хатуу электролит авах арга зам юм
Товчхондоо: лити-ион эс үйлдвэрлэгчид одоогийн байдлаар эсийн гүйцэтгэлийг хадгалах эсвэл сайжруулахын зэрэгцээ эсийн эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлэхийг эрэлхийлж байна, жишээлбэл, өндөр цэнэглэх үед тогтвортой байдлыг сайжруулах. Гол санаа нь батерейг илүү хөнгөн, аюулгүй, хурдан цэнэглэдэг болгох явдал юм. Арай хурдан хямд сайн гурвалжин шиг.
Эсийн тодорхой энергийг (1,5-3 дахин) нэмэгдүүлэх арга замуудын нэг бол литийн метал (Li-метал) -аар хийсэн анод ашиглах явдал юм.... Өмнөх шиг нүүрстөрөгч эсвэл цахиур биш, харин эсийн багтаамжийг шууд хариуцдаг литий элемент юм. Асуудал нь энэ зохицуулалт нь литийн дендрит, металл цухуйсан хэсгүүдийг хурдан хөгжүүлж, цаг хугацааны явцад хоёр электродыг холбодог бөгөөд тэдгээрийг гэмтээдэг.
Шингэн талстууд нь шингэн-хатуу электролит авах арга зам юм
Одоогоор анодыг янз бүрийн материалаар савлаж, литийн ионы урсгалыг зөвшөөрдөг боловч хатуу бүтэц ургах боломжийг олгодоггүй гадна бүрхүүл үүсгэх ажил хийгдэж байна. Асуудлыг шийдэх боломжит шийдэл бол хатуу электролитийг ашиглах явдал юм - дендритүүд нэвтэрч чадахгүй хана.
Карнеги Меллоны их сургуулийн эрдэмтэд өөр арга барилыг баримталсан. Тэд батлагдсан шингэн электролиттэй үлдэхийг хүсч байгаа боловч шингэн талст дээр суурилдаг. Шингэн талстууд нь шингэн ба талстуудын дунд байдаг бүтэц, өөрөөр хэлбэл эмх цэгцтэй бүтэцтэй хатуу биетүүд юм. Шингэн талстууд нь шингэн боловч тэдгээрийн молекулууд нь маш эмх цэгцтэй байдаг (эх сурвалж).
Молекулын түвшинд шингэн болор электролитийн бүтэц нь зүгээр л талст бүтэц бөгөөд ингэснээр дендритүүдийн өсөлтийг хаадаг. Гэсэн хэдий ч бид шингэн, өөрөөр хэлбэл электродуудын хооронд ион урсахыг зөвшөөрдөг фазтай харьцаж байна. Dendrite өсөлтийг хааж, ачаалал урсах ёстой.
Судалгаанд энэ талаар дурдаагүй боловч шингэн талстууд нь өөр нэг чухал шинж чанартай байдаг: тэдгээрт хүчдэл хэрэглэсний дараа тэдгээрийг тодорхой дарааллаар байрлуулж болно (жишээлбэл, эдгээр үгс болон хар өнгийн хоорондох хилийг харвал та харж болно. үсэг ба цайвар дэвсгэр). Тиймээс эсийг цэнэглэж эхлэхэд шингэн болор молекулууд өөр өнцгөөр байрлаж, электродуудаас дендрит ордуудыг "хусах" тохиолдол гардаг.
Харааны хувьд энэ нь агааржуулалтын нүхэнд байгаа хаалтуудыг хаахтай төстэй байх болно.
Нөхцөл байдлын сул тал нь энэ юм Карнеги Меллоны их сургууль саяхан шинэ электролитийн судалгааг эхлүүлжээ... Тэдний тогтвортой байдал нь ердийн шингэн электролитээс доогуур байдаг нь аль хэдийн мэдэгдэж байна. Эсийн задрал илүү хурдан явагддаг бөгөөд энэ нь бидний сонирхдог чиглэл биш юм. Гэсэн хэдий ч цаг хугацаа өнгөрөхөд асуудал шийдэгдэх боломжтой. Түүнээс гадна, арван жилийн хоёрдугаар хагасаас өмнө хатуу төлөвт нэгдлүүд гарч ирнэ гэж бид хүлээхгүй байна:
> LG Chem нь хатуу төлөвт эс дэх сульфидыг ашигладаг. Хатуу электролитийг 2028 оноос өмнө арилжаалах
Танилцуулга зураг: Литийн дендрит нь микроскопийн лити-ион эсийн электрод дээр үүсдэг. Дээд талын том бараан дүрс нь хоёр дахь электрод юм. Лити атомын анхны "хөөс" нь хэзээ нэгэн цагт үүсэж, шинээр гарч ирж буй дендрит (c) PNNL Unplugged / YouTube-ийн үндэс болох "сахлаа" үүсгэдэг.
Энэ нь танд сонирхолтой байж магадгүй:
