Naha kristal cair salaku éléktrolit dina batré litium-ion ngamungkinkeun pikeun nyiptakeun sél logam litium anu stabil?

Hiji studi metot ku Carnegie Mellon University. Élmuwan parantos ngusulkeun ngagunakeun kristal cair dina sél litium-ion pikeun ningkatkeun kapadetan énergi, stabilitas, sareng kapasitas ngecas. Karyana henteu acan maju, janten urang bakal ngantosan sahenteuna lima taun kanggo parantosan - upami mungkin.

Kristal cair parantos ngarobih tampilan, ayeuna aranjeunna tiasa ngabantosan batré

daptar eusi

• Kristal cair parantos ngarobih tampilan, ayeuna aranjeunna tiasa ngabantosan batré
  • Kristal cair salaku trik pikeun meunangkeun éléktrolit cair-padet

Singketna: pabrik sél litium-ion ayeuna narékahan pikeun ningkatkeun dénsitas énergi sél bari ngajaga atanapi ningkatkeun kinerja sél, kalebet, contona, ningkatkeun stabilitas dina kakuatan ngecas anu langkung luhur. Idena nyaéta ngajantenkeun batré langkung hampang, langkung aman, sareng langkung gancang ngecas. A saeutik kawas segitiga gancang-mirah-alus.

Salah sahiji cara pikeun sacara signifikan ningkatkeun énergi spésifik sél (ku 1,5-3 kali) nyaéta ngagunakeun anoda anu didamel tina logam litium (Li-logam).... Sanes karbon atanapi silikon, sapertos sateuacana, tapi litium, unsur anu langsung tanggung jawab kana kapasitas sél. Masalahna nyaeta susunan ieu gancang ngamekarkeun dendrites litium, protrusions logam nu kana waktu nyambungkeun dua éléktroda, ngaruksak aranjeunna.

Kristal cair salaku trik pikeun meunangkeun éléktrolit cair-padet

Karya ayeuna dijalankeun pikeun ngarangkep anoda dina rupa-rupa bahan pikeun ngabentuk cangkang luar anu ngamungkinkeun aliran ion litium tapi henteu ngamungkinkeun struktur padet tumuwuh. Solusi poténsial pikeun masalah ogé nyaéta ngagunakeun éléktrolit padet - témbok anu henteu tiasa nembus dendrit.

Élmuwan di Carnegie Mellon University nyandak pendekatan anu béda: aranjeunna hoyong tetep mibanda éléktrolit cair kabuktian, tapi dumasar kana kristal cair. Kristal cair nyaéta struktur anu aya satengahna antara cair jeung kristal, nyaéta, padet kalawan struktur maréntahkeun. Kristal cair téh cair, tapi molekul-molekulna diurutkeun pisan (sumber).

Dina tingkat molekular, struktur éléktrolit kristal cair ngan struktur kristalin sahingga ngahalangan tumuwuhna dendrites. Najan kitu, urang masih kaayaan cairan, nyaeta, fase nu ngidinan ion ngalir antara éléktroda. Tumuwuhna dendrit diblokir, beban kedah ngalir.

Ieu henteu disebatkeun dina pangajaran, tapi kristal cair gaduh fitur penting anu sanés: sakali tegangan diterapkeun ka aranjeunna, aranjeunna tiasa diatur dina urutan anu tangtu (sapertos anu anjeun tingali, contona, ku ningali kecap-kecap ieu sareng wates antara hideung. hurup sareng latar anu terang). Janten tiasa lumangsung nalika sél mimiti ngecas, molekul kristal cair bakal diposisikan dina sudut anu béda sareng "ngikis" deposit déndritik tina éléktroda.

Visually, ieu bakal nyarupaan nutup tina flaps, sebutkeun, dina liang ventilasi.

The downside tina kaayaan éta Carnegie Mellon University nembé ngamimitian panalungtikan ngeunaan éléktrolit énggal... Eta geus dipikawanoh yen stabilitas maranéhanana leuwih handap ti éléktrolit cair konvensional. Degradasi sél lumangsung langkung gancang, sareng ieu sanés arah anu dipikaresep ku urang. Sanajan kitu, éta mungkin yen kana waktu masalah bakal direngsekeun. Leuwih ti éta, urang teu nyangka penampilan sanyawa solid-state saméméhna ti satengah kadua dékade:

> LG Chem ngagunakeun sulfida dina sél kaayaan padet. Komersialisasi éléktrolit padet henteu langkung awal ti 2028

Poto bubuka: dendrit litium kabentuk dina éléktroda sél litium-ion mikroskopis. Sosok poék badag di luhur nyaéta éléktroda kadua. Awal "gelembung" atom litium némbak nepi di sawatara titik, nyieun "kumis" nu jadi dadasar munculna dendrite (c) PNNL Unplugged / YouTube:

Ieu tiasa dipikaresep ku anjeun: