A fydd crisialau hylif fel electrolytau mewn batris lithiwm-ion yn ei gwneud hi'n bosibl creu celloedd metel lithiwm sefydlog?
Cynnwys
Astudiaeth ddiddorol gan Brifysgol Carnegie Mellon. Mae gwyddonwyr wedi cynnig defnyddio crisialau hylif mewn celloedd lithiwm-ion i gynyddu eu dwysedd ynni, eu sefydlogrwydd a'u gallu i godi tâl. Nid yw'r gwaith wedi symud ymlaen eto, felly byddwn yn aros o leiaf bum mlynedd i'w gwblhau - os yn bosibl.
Mae crisialau hylif wedi chwyldroi arddangosfeydd, nawr gallant helpu batris
Tabl cynnwys
- Mae crisialau hylif wedi chwyldroi arddangosfeydd, nawr gallant helpu batris
- Crisialau hylif fel tric i gael electrolyt hylif-solid
Yn fyr: ar hyn o bryd mae gweithgynhyrchwyr celloedd lithiwm-ion yn ceisio cynyddu dwysedd ynni celloedd wrth gynnal neu wella perfformiad celloedd, gan gynnwys, er enghraifft, gwella sefydlogrwydd ar bwerau codi tâl uwch. Y syniad yw gwneud batris yn ysgafnach, yn fwy diogel, ac yn gyflymach i'w hailwefru. Ychydig fel y triongl cyflym-rhad-da.
Un o'r ffyrdd i gynyddu egni penodol celloedd yn sylweddol (1,5-3 gwaith) yw'r defnydd o anodau a wneir o fetel lithiwm (Li-metel).... Nid carbon na silicon, fel o'r blaen, ond lithiwm, elfen sy'n uniongyrchol gyfrifol am allu'r gell. Y broblem yw bod y trefniant hwn yn datblygu dendrites lithiwm yn gyflym, allwthiadau metel sydd dros amser yn cysylltu'r ddau electrod, gan eu niweidio.
Crisialau hylif fel tric i gael electrolyt hylif-solid
Mae gwaith yn mynd rhagddo ar hyn o bryd i becynnu anodau mewn amrywiol ddeunyddiau i ffurfio cragen allanol sy'n caniatáu llif ïonau lithiwm ond nad yw'n caniatáu i strwythurau solet dyfu. Ateb posibl i'r broblem hefyd yw defnyddio electrolyt solet - wal na all y dendritau dreiddio drwyddi.
Cymerodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol Carnegie Mellon ddull gwahanol: maent am aros gydag electrolytau hylif profedig, ond yn seiliedig ar grisialau hylif. Mae crisialau hylif yn strwythurau sydd hanner ffordd rhwng hylif a chrisialau, hynny yw, solidau â strwythur trefnedig. Mae crisialau hylif yn hylif, ond mae eu moleciwlau yn drefnus iawn (ffynhonnell).
Ar y lefel foleciwlaidd, dim ond strwythur crisialog yw strwythur electrolyt grisial hylif ac felly mae'n blocio twf dendrites. Fodd bynnag, rydym yn dal i ddelio â hylif, hynny yw, cyfnod sy'n caniatáu i ïonau lifo rhwng yr electrodau. Mae tyfiant dendrite wedi'i rwystro, rhaid i'r llwythi lifo.
Ni chrybwyllir hyn yn yr astudiaeth, ond mae gan grisialau hylif nodwedd bwysig arall: unwaith y cymhwysir foltedd iddynt, gellir eu trefnu mewn trefn benodol (fel y gwelwch, er enghraifft, trwy edrych ar y geiriau hyn a'r ffin rhwng du llythyrau a chefndir ysgafn). Felly gall ddigwydd pan fydd y gell yn dechrau gwefru, bydd y moleciwlau crisial hylifol wedi'u gosod ar ongl wahanol ac yn "crafu" dyddodion dendritig o'r electrodau.
Yn weledol, bydd hyn yn debyg i gau'r fflapiau, dyweder, yn y twll awyru.
Anfantais y sefyllfa yw hynny Mae Prifysgol Carnegie Mellon newydd ddechrau ymchwil ar electrolytau newydd... Gwyddys eisoes fod eu sefydlogrwydd yn is na electrolytau hylif confensiynol. Mae diraddio celloedd yn digwydd yn gyflymach, ac nid dyma'r cyfeiriad sydd o ddiddordeb inni. Fodd bynnag, mae'n bosibl y bydd y broblem yn cael ei datrys dros amser. At hynny, nid ydym yn disgwyl ymddangosiad cyfansoddion cyflwr solid yn gynharach nag ail hanner y degawd:
> Mae LG Chem yn defnyddio sylffidau mewn celloedd cyflwr solid. Masnacheiddio electrolyt solid heb fod yn gynharach na 2028
Llun rhagarweiniol: Mae dendritau lithiwm yn cael eu ffurfio ar electrod cell lithiwm-ion microsgopig. Y ffigwr tywyll mawr ar ei ben yw'r ail electrod. Mae'r "swigen" cychwynnol o atomau lithiwm yn saethu i fyny ar ryw adeg, gan greu "swisger" sy'n sail i'r dendrit sy'n dod i'r amlwg (c) PNNL Unplugged / YouTube:
Efallai y bydd hyn o ddiddordeb i chi:
