Lityum iyon pillerdeki elektrolitler olarak sıvı kristaller, kararlı lityum metal hücreler oluşturmayı mümkün kılabilir mi?
Içerik
Carnegie Mellon Üniversitesi'nden ilginç bir çalışma. Bilim adamları, enerji yoğunluklarını, kararlılıklarını ve şarj kapasitelerini artırmak için lityum iyon hücrelerinde sıvı kristallerin kullanılmasını önerdiler. Çalışmalar henüz ilerlemedi, bu yüzden mümkünse bunların tamamlanması için en az beş yıl bekleyeceğiz.
Sıvı kristaller ekranlarda devrim yarattı, şimdi pillere yardımcı olabilirler
içindekiler
- Sıvı kristaller ekranlarda devrim yarattı, şimdi pillere yardımcı olabilirler
- Sıvı-katı elektrolit elde etmek için bir numara olarak sıvı kristaller
Kısacası: lityum-iyon hücre üreticileri şu anda, örneğin daha yüksek şarj güçlerinde stabiliteyi geliştirmek dahil olmak üzere, hücre performansını korurken veya geliştirirken, hücrelerin enerji yoğunluğunu artırmanın yollarını arıyorlar. Buradaki fikir, pilleri daha hafif, daha güvenli ve daha hızlı şarj etmek. Biraz hızlı-ucuz-iyi üçgeni gibi.
Hücrelerin özgül enerjisini önemli ölçüde artırmanın yollarından biri (1,5-3 kat), lityum metalden (Li-metal) yapılmış anotların kullanılmasıdır.... Daha önce olduğu gibi karbon veya silikon değil, hücrenin kapasitesinden doğrudan sorumlu olan bir element olan lityum. Sorun, bu düzenlemenin hızla lityum dendritleri geliştirmesidir, zamanla iki elektrotu birbirine bağlayarak onlara zarar veren metal çıkıntılar.
Sıvı-katı elektrolit elde etmek için bir numara olarak sıvı kristaller
Lityum iyonlarının akışına izin veren ancak katı yapıların büyümesine izin vermeyen bir dış kabuk oluşturmak için anotları çeşitli malzemelerde paketlemek için çalışmalar devam etmektedir. Soruna olası bir çözüm de katı bir elektrolit - dendritlerin içinden geçemeyeceği bir duvar - kullanılmasıdır.
Carnegie Mellon Üniversitesi'ndeki bilim adamları farklı bir yaklaşım benimsediler: Kanıtlanmış sıvı elektrolitlerle kalmak istiyorlar, ancak sıvı kristallere dayalı. Sıvı kristaller, sıvı ve kristaller arasında, yani düzenli bir yapıya sahip katılar arasında bulunan yapılardır. Sıvı kristaller sıvıdır, ancak molekülleri oldukça düzenlidir (kaynak).
Moleküler düzeyde, bir sıvı kristal elektrolitin yapısı sadece kristal bir yapıdır ve bu nedenle dendritlerin büyümesini engeller. Bununla birlikte, hala bir sıvıyla, yani iyonların elektrotlar arasında akmasına izin veren bir fazla uğraşıyoruz. Dendrit büyümesi engellenir, yükler akmalıdır.
Çalışmada bundan bahsedilmiyor, ancak sıvı kristallerin bir başka önemli özelliği daha var: Onlara voltaj uygulandıktan sonra belirli bir düzende düzenlenebilirler (örneğin, bu kelimelere ve siyah arasındaki sınıra bakarak görebileceğiniz gibi). harfler ve hafif bir arka plan). Böylece, hücre şarj olmaya başladığında, sıvı kristal moleküller farklı bir açıda konumlanacak ve elektrotlardan dendritik tortuları "kazıyacak" olabilir.
Görsel olarak, bu, örneğin havalandırma deliğinde kanatların kapanmasına benzeyecektir.
Durumun dezavantajı şu ki Carnegie Mellon Üniversitesi yeni elektrolitler üzerinde araştırma yapmaya başladı... Stabilitelerinin geleneksel sıvı elektrolitlerden daha düşük olduğu zaten bilinmektedir. Hücre bozulması daha hızlı gerçekleşir ve bizi ilgilendiren yön bu değildir. Ancak, zamanla sorunun çözülmesi mümkündür. Ayrıca, katı hal bileşiklerinin on yılın ikinci yarısından daha erken ortaya çıkmasını beklemiyoruz:
> LG Chem, katı hal hücrelerinde sülfür kullanır. 2028'den önce katı elektrolit ticarileştirme
Giriş fotoğrafı: Lityum dendritler, mikroskobik bir lityum iyon hücresinin elektrotu üzerinde oluşur. Üstteki büyük karanlık şekil, ikinci elektrottur. Lityum atomlarının ilk "baloncuğu" bir noktada fırlar ve ortaya çıkan dendritin (c) PNNL Unplugged / YouTube temeli olan bir "bıyık" oluşturur:
Bu ilginizi çekebilir:
