Ключ до усунення накопичення дендритів в літій-анодах іонних акумуляторів -, використовуючи ефект самонагріву- всередині батареї
Акумуляторні літій{0}}іонні батареї є основним акумулятором, який використовується в споживчій електроніці, і все частіше стають вибором для електромобілів і систем зберігання енергії. Позитивний електрод (катод) - оксид металу літію, а негативний електрод (анод) - графіт. Але вчені не відмовилися від металевих літієвих батарей з більш високою щільністю енергії і невтомно намагаються знайти вихід для більш потужних металевих літієвих акумуляторів.
Researchers at the Rensselaer Polytechnic Institute have now found a way to use the thermal energy inside the battery to diffuse dendrites into a smooth layer, or as study leader Nikhil Koratkar, a professor in the Department of Materials Science and Engineering, says, dendrites can "Repair in place" through the self-heating effect of the battery, the paper was published in the journal "Science".
Батарея в основному складається з катода, анода, електроліту та сепаратора. Роздільник розташований між двома електродами, щоб запобігти короткому{0}}замиканню акумулятора через контакт один з одним. Крім того, пори сепаратора, заповнені електролітом, представляють собою іони (заряджені атоми) човникові між електродами. каналу, чим більше електроліту поглинається сепаратором, тим вище іонна провідність.
Коли акумулятор розряджається, позитивно заряджені іони літію на аноді переносяться на катод для вироблення електроенергії; коли батарея заряджена, іони літію течуть від катода назад до анода, і батарея з металевим літієм як анодом схильна до металевого літію як анода під час повторного процесу заряду та розряду. Нерівномірно відкладені, утворюючи дендрити, ці складні нарости можуть в кінцевому підсумку проникнути в сепаратор і досягти катода, замикаючи комірку і створюючи ризик вибуху.
Використання графіту в якості анода, що дозволяє уникнути проблеми з дендритом літію, зараз є найкращим варіантом батареї, але незабаром вони більше не зможуть відповідати потребам в ємності.
To make lithium metal batteries thrive, the researchers' proposed solution is to use the battery's internal resistive heating to eliminate dendrite buildup. Resistive heating (also known as Joule heating) is a process in which a metallic material resists an electric current and thus generates heat. This "self-heating" effect can occur through the process of charging and discharging.
Therefore, the researchers enhanced the self-heating effect by increasing the current density (charge-discharge rate) of the battery, and found that this process can allow the dendrites to diffuse evenly and smoothly to achieve a "healing" effect. The same results were also obtained in the lithium-sulfur battery experiment. Therefore, when the battery is not in use, the "self-healing" effect of the battery can be achieved by charging and discharging at a high rate for several cycles.
Дослідження звучить багатообіцяюче. Зарядка з наддувом може омолодити акумулятор, запобігти коротким замиканням, викликаним дендритами, і забезпечити безпечність акумулятора та високу щільність енергії, але чи запобігає це батареї від швидкого руйнування? Можливо, команді потрібні додаткові дослідження.
