Прахът, нанесен върху електроди, приближава батериите с голям капацитет

Сподели

От многото различни дизайни, изследвани от учените в търсене на по-добри батерии, литиево-металната е архитектура, която има голям потенциал. Един проблем, който възпира технологията, обаче, е образуването на подобни на пипала израстъци, наречени дендрити, които бързо причиняват повреда на батерията. Учените от университета Райс предложиха обещаващо решение на този проблем под формата на фин прах, който може да се нанесе върху повърхностите на електродите, за да се гарантира тяхното оцеляване.

При литиево-метална батерия графитът, използван като анод, един от двата електрода на литиевата батерия, ще бъде заменен с чист литиев метал. Този материал предлага много висока енергийна плътност и може да позволи на батериите да се зареждат много по-бързо и да предлагат до 10 пъти повече капацитет, но засега се оказва трудно да ги накарате да работят надеждно за дълги времеви рамки.

Докато батерията се зарежда, върху анода започват да се образуват дендрити, които могат да причинят късо съединение, повреда или запалване на батерията. Виждали сме много интересни потенциални решения на този проблем с дендритите и учените от университета Райс са отговорни за повече от малко, с филми от нанотръби, самозалепващи ленти и лазерни лечения само някои от последните примери.

Авторите на изследването Джеймс Тур, Уейин Чен и Родриго Салватиера са разработили обещаващ подход към технологията за батерии от следващо поколение

Университет Райс

В последната си работа учените по батерии, ръководени от химика Джеймс Тур, се опитаха да решат този проблем с ново четкане. Техниката започва с четкане на анода, за да се създаде текстурирана повърхност, и след това четкане на прах, направен от фосфор и сяра в него. Това кара праха да реагира с литиево-металния анод, за да образува фин защитен филм, който променя неговата повърхностна енергия.

Схематично изобразява защитната техника за четкане с пудра, разработена в университета Райс
Схематично изобразява защитната техника за четкане с пудра, разработена в университета Райс

Tour Group/Университет Райс

„Това осигурява метална композитна повърхност, която предотвратява загубата на литиев метал от анода, често срещан проблем при литиево-металните батерии“, каза Тур. „Литиево-металните батерии далеч надвишават капацитета на традиционните литиево-йонни батерии, но литиевият метал често е трудно да се презарежда многократно.“

Филмът има ефект на настройка на анодната повърхност, за да насърчи по-равномерно поведение по време на циклиране, което насърчава дълготрайността на батерията. Той беше подложен на тестови клетки в продължение на 340 цикъла на зареждане и видя, че запазват 70 процента повече капацитет от стандартните батерии. Филмът се представи добре и по отношение на друг ключов показател за влошаване на батерията, запазвайки ултра ниска поляризация за повече от 4000 часа, около осем пъти по-дълго от анодите без филм.

„Това ще опрости производството на батерии с голям капацитет, като същевременно ги подобри значително“, каза Тур. „Шлифоването на тези прахообразни твърди частици в литиево-метален анод драстично намалява образуването на дендрити, което може да доведе до късо съединение на батерията, както и ускореното потребление на материалите.“

Изследването е публикувано в списанието Разширени материали.

източник: Университет Райс



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели