Ar skystieji kristalai kaip elektrolitai ličio jonų baterijose leis sukurti stabilius ličio metalo elementus?
Energijos ir akumuliatoriaus saugojimas

Ar skystieji kristalai kaip elektrolitai ličio jonų baterijose leis sukurti stabilius ličio metalo elementus?

Įdomus Carnegie Mellon universiteto tyrimas. Mokslininkai pasiūlė naudoti skystuosius kristalus ličio jonų elementuose, kad padidintų jų energijos tankį, stabilumą ir įkrovimo pajėgumą. Darbai dar nepažengę į priekį, todėl lauksime bent penkerius metus, kol jie bus baigti – jei tik bus galimybė.

Skystieji kristalai padarė revoliuciją ekranuose, todėl dabar jie gali padėti akumuliatoriams

Turinys

  • Skystieji kristalai padarė revoliuciją ekranuose, todėl dabar jie gali padėti akumuliatoriams
    • Skystieji kristalai kaip triukas skystam kietam elektrolitui gauti

Trumpai tariant: ličio jonų elementų gamintojai šiuo metu siekia padidinti elementų energijos tankį išlaikant arba gerinant elementų našumą, įskaitant, pavyzdžiui, stabilumo gerinimą esant didesnei įkrovimo galiai. Idėja yra padaryti, kad baterijos būtų lengvesnės, saugesnės ir greičiau įkraunamos. Šiek tiek panašus į trikampį greitai-pigu-gerai.

Vienas iš būdų ženkliai padidinti specifinę ląstelių energiją (1,5-3 kartus) yra ličio metalo anodų (Li-metal) naudojimas.... Ne anglis ar silicis, kaip anksčiau, o litis – elementas, tiesiogiai atsakingas už ląstelės talpą. Problema ta, kad dėl tokio išdėstymo greitai atsiranda ličio dendritų, metalinių išsikišimų, kurie laikui bėgant sujungia du elektrodus ir juos pažeidžia.

Skystieji kristalai kaip triukas skystam kietam elektrolitui gauti

Šiuo metu vyksta anodų supakavimas į įvairias medžiagas, kad būtų suformuotas išorinis apvalkalas, leidžiantis tekėti ličio jonams, bet neleidžiantis augti kietoms struktūroms. Galimas problemos sprendimas taip pat yra kieto elektrolito naudojimas – sienelė, pro kurią dendritai negali prasiskverbti.

Carnegie Mellon universiteto mokslininkai laikėsi kitokio požiūrio: jie nori likti naudojant patikrintus skystus elektrolitus, bet pagrįstus skystaisiais kristalais. Skystieji kristalai yra struktūros, esančios pusiaukelėje tarp skysčio ir kristalų, tai yra, kietos medžiagos su tvarkinga struktūra. Skystieji kristalai yra skysti, tačiau jų molekulės yra labai tvarkingos (šaltinis).

Molekuliniu lygmeniu skystųjų kristalų elektrolito struktūra yra tik kristalinė struktūra ir taip blokuoja dendritų augimą. Tačiau mes vis dar susiduriame su skysčiu, tai yra faze, kuri leidžia jonams tekėti tarp elektrodų. Dendrito augimas blokuojamas, kroviniai turi tekėti.

Apie tai tyrime neužsimenama, tačiau skystieji kristalai turi dar vieną svarbią savybę: įjungus jiems įtampą, jie gali būti išdėstyti tam tikra tvarka (kaip matote, pavyzdžiui, pažvelgus į šiuos žodžius ir ribą tarp juodos spalvos raidės ir šviesus fonas). Taigi gali atsitikti taip, kad ląstelei pradėjus krauti skystųjų kristalų molekulės išsidėstys skirtingu kampu ir „nubrauks“ dendritines nuosėdas nuo elektrodų.

Vizualiai tai primins atvartų uždarymą, tarkime, ventiliacijos angoje.

Situacijos minusas yra tas Carnegie Mellon universitetas ką tik pradėjo naujų elektrolitų tyrimus... Jau žinoma, kad jų stabilumas yra mažesnis nei įprastų skystų elektrolitų. Ląstelių degradacija vyksta greičiau, ir tai nėra ta kryptis, kuri mus domina. Tačiau gali būti, kad laikui bėgant problema bus išspręsta. Be to, mes nesitikime, kad kietojo kūno junginiai pasirodys anksčiau nei antroje dešimtmečio pusėje:

> LG Chem naudoja sulfidus kietojo kūno ląstelėse. Kietojo elektrolito komercializacija ne anksčiau kaip 2028 m

Įžanginė nuotrauka: ant mikroskopinio ličio jonų elemento elektrodo susidaro ličio dendritai. Didelė tamsi figūra viršuje yra antrasis elektrodas. Pradinis ličio atomų „burbulas“ tam tikru momentu iškyla, sukurdamas „ūsus“, kuris yra besiformuojančio dendrito (c) pagrindas. PNNL Unplugged / YouTube:

Tai gali jus sudominti:

Добавить комментарий