perfektnoto nalyagane povishava proizvoditelnostta na litievo metalna bateriya s visoka plutnost

Перфектното налягане повишава производителността на литиево-метална батерия с висока плътност

Сподели

Литиево-металните батерии са една от най-обещаващите алтернативи на често използваната днес литиево-йонна архитектура с потенциал да задържат многократно повече енергия. Учените по материали са направили крачка към това бъдеще, демонстрирайки как прилагането на много специфично налягане върху литиево-метална батерия по време на колоездене може да предотврати образуването на израстъци, подобни на пипала, които иначе биха ги унищожили.

Причината литиево-металните батерии да обещават толкова много е, че те се стремят да използват чист литиев метал като аноден материал, който може да задържи до 10 пъти енергията на графита, използван днес. Проблемът, който задържа технологията, обаче е, че тъй като батерията се циклира и литиевите йони взаимодействат с анода, те образуват израстъци, наречени дендрити на повърхността. След това тези издатини водят до електрически къси панталони и пожари и бързо причиняват повреда на батерията.

Като такива, много изследвания в тази област са насочени към предотвратяване на растежа на дендрити. Някои обещаващи постижения включват самообразуващи се слоеве, които защитават анода, изграждане на ултратънки литиево-метални аноди с по-гладки повърхности или въвеждане на по-стабилни, твърди електролити, а не течни, за пренасяне на заряда между анода и другия електрод, катода.

Предишни изследвания също показват, че подлагането на литиево-метална батерия на налягане по време на колоездене също може да попречи на растежа на дендрита, което води до по-чисти отлагания на литиеви частици и подобряване на стабилността и живота на устройството. Учени от Калифорнийския университет в Сан Диего се заеха да изследват това явление и да се опитат да определят какво ниво на натиск може да доведе до най -добрия резултат.

Тяхното проучване включва наблюдение на морфологията на литиево-металните батерии, тъй като те са били подложени на различно налягане по време на работа. При по -ниско налягане, натрупаният литий придобива порест и разстроен характер, оставяйки достатъчно място за растеж на дендритите. При по -високо налягане от 350 килограма Паскал (около 3,5 атмосфери) обаче литият се отлага в чисти колони без пори между тях, оставяйки малко място за образуване на дендрити.

В горния ред изглед отгоре и напречни сечения показват отложен литий при 70 кило-Паскал или kPa (по-малко от една атмосфера), с разстроен, порест характер. По долния ред: изглед отгоре и напречни сечения показват отложен литий при 350 kPa или 3,5 атмосфери, образувайки по -чисти колони и по -малко пори

Калифорнийския университет в Сан Диего

„Ние не само отговорихме на този научен въпрос, но също така идентифицирахме оптималния необходим натиск“, каза Шърли Менг, професор в катедрата по наноинженеринг в Калифорнийския университет в Сан Диего и старши автор на статията. „Ние също така предложихме нови протоколи за тестване за максимална производителност на LMB (литиево -метална батерия).“

Този вид манипулиране на литиеви отлагания и предотвратяването на дендрити ще бъдат ключови в усилията за оживяване на литиево-метални батерии, но това чрез този метод с високо налягане би изисквало преосмисляне на начина им на сглобяване. Учените отбелязват, че производствените мощности ще трябва да бъдат ремонтирани, за да се произведе такава батерия, но с тези обещаващи резултати те вече могат да започнат да проучват възможностите.

Изследването е публикувано в списанието Енергия на природата.

Източник: Калифорнийски университет, Сан Диего

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate

ajax loader


Сподели