Як продовжити термін служби літієвих батарей і підвищити їх безпеку?
Завдяки постійному зростанню ринку цифрових розумних пристроїв та електромобілів, літієві металеві батареї можна сказати однією з перспективних технологій зберігання енергії високої щільності. Виробники світлодіодних вуличних ламп - це твердотільне джерело холодного світла, яке має характеристики захисту навколишнього середовища, відсутність забруднення, низьке енергоспоживання, високу ефективність світла та тривалий термін служби. Тому світлодіодні вуличні світильники стануть хорошим вибором для енергозберігаючої трансформації дорожнього освітлення. Світлодіодне вуличне світло - це свого роду високоефективне твердотільне джерело світла, утворене напівпровідником НН-з'єднанням, здатним випромінювати світло слабкою електричною енергією. При певній передній напруги зміщення і струмі ін'єкції отвори, введені в зону P, і електрони, введені в зону N, знаходяться в після розсіювання в активну область, фотони випромінюються через рекомбінацію випромінювання, яка безпосередньо перетворює електричну енергію в світлову енергію. Однак однією з головних перешкод для технології літій-металевих акумуляторів є поява неконтрольованих дендритів літію, що призводить до поганих можливостей зарядки та потенційних небезпек для безпеки. Світлодіодне вуличне світло - це свого роду високоефективне твердотільне джерело світла, утворене напівпровідником НН-з'єднанням, здатним випромінювати світло слабкою електричною енергією. При певній передній напруги зміщення і струмі ін'єкції отвори, введені в зону P, і електрони, введені в зону N, знаходяться в після розсіювання в активну область, фотони випромінюються через рекомбінацію випромінювання, яка безпосередньо перетворює електричну енергію в світлову енергію.
Дендрити літію - це голки, які ростуть на поверхні літієвого металу, коли літій використовується як негативний або анод батареї. Він може викликати шкідливі побічні реакції, зменшити щільність енергії і навіть викликати коротке замикання електродів, викликаючи пожежу або вибух.
Нове дослідження з Університету штату Арізона показало, що використання тривимірного шару полідиметилсилоксану (PDMS) в якості матричного матеріалу для літієвого металевого анода в акумуляторі може ефективно пригнічувати утворення дендритів літію. Продовжити термін служби акумулятора та зменшити небезпеку для безпеки. Дослідження було опубліковано в новому провідному журналі NatureEnergy 6 березня.
Провідний дослідник статті, професор Цзян Ханьцин, сказав, що це відкриття має важливі наслідки для літій-іонних батарей, літій-повітряних батарей та інших металевих анодних батарей. Тому що майже всі метали, що використовуються в якості акумуляторних анодів, будуть виробляти дендрити, такі як цинк, натрій і алюмінієві батареї.
Цзянханцин сказав, що він і його команда намагаються вирішити проблему не з точки зору матеріалів або електрохімії, а з точки зору інженерів-механіків. "Відомі дослідження показують, що крихітні олов'яні голки або олов'яні вуса (схожі на дендрити) виступають з поверхні олов'яного металу під напругою. Тому ми вивчили причини зростання дендритів літію за аналогією. - Стрес. "Можливість"
У першому раунді досліджень дослідники додали шар гнучкої PDMS на дно батареї анод і виявили, що зростання дендритів літію значно скоротилося. Аналіз дослідника показує, що накопичений стрес в металевому літієвому електроді виділяється матрицею PDMS у вигляді деформації зморшок, і ця тенденція зниження дендриту безпосередньо пов'язана з вивільненням стресу.
"Це перший експеримент, який доведе, що залишковий стрес відіграє ключову роль у формуванні дендритів літію", - сказав Цзян Ханьцин.
На додаток до вивчення механізму росту дендритів літію, команда Цзян Ханьцина також додатково вивчала, як використовувати це явище (вивільнення стресу для зменшення росту дендриту) для продовження терміну служби літієвих металевих батарей при збереженні більш високої щільності енергії.
Метод, запропонований дослідниками, полягає в тому, щоб перетворити матрицю pdms в тривимірну структуру з декількома вигнутими поверхнями. Використовуючи кубик цукру з великою кількістю дрібних пір в якості шаблону, pdms входять в пори всередині кубика цукру, щоб сформувати безперервну мережеву основу, а потім пластини тонкий шар міді для проведення електронів. Ці пори заповнені металевим літієм. Цзянханцин пояснив: « Як пористий шар губки, pdms можуть ефективно знижувати тиск і перешкоджати росту дендритів ».
