Je! fuwele za kioevu kama elektroliti kwenye betri za lithiamu-ioni zitafanya uwezekano wa kuunda seli za chuma za lithiamu?

Utafiti wa kuvutia na Chuo Kikuu cha Carnegie Mellon. Wanasayansi wamependekeza kutumia fuwele za kioevu katika seli za lithiamu-ioni ili kuongeza msongamano wao wa nishati, uthabiti, na uwezo wa kuchaji. Kazi bado haijaendelea, kwa hiyo tutasubiri angalau miaka mitano ili kukamilika - ikiwa inawezekana.

Fuwele za kioevu zimebadilisha maonyesho, sasa zinaweza kusaidia betri

Meza ya yaliyomo

• Fuwele za kioevu zimebadilisha maonyesho, sasa zinaweza kusaidia betri
  • Fuwele za kioevu kama hila ya kupata elektroliti kioevu-imara

Kwa kifupi: watengenezaji wa seli za lithiamu-ioni kwa sasa wanatafuta kuongeza msongamano wa nishati ya seli huku wakidumisha au kuboresha utendaji wa seli, ikiwa ni pamoja na, kwa mfano, kuboresha uthabiti katika uwezo wa juu wa kuchaji. Wazo ni kufanya betri kuwa nyepesi, salama, na kwa haraka kuchaji tena. Kidogo kama pembetatu ya haraka-nafuu-nzuri.

Mojawapo ya njia za kuongeza kwa kiasi kikubwa nishati maalum ya seli (kwa mara 1,5-3) ni matumizi ya anodes yaliyofanywa kwa chuma cha lithiamu (Li-metal).... Sio kaboni au silicon, kama hapo awali, lakini lithiamu, kipengele ambacho kinawajibika moja kwa moja kwa uwezo wa seli. Tatizo ni kwamba mpangilio huu huendeleza haraka dendrites za lithiamu, protrusions za chuma ambazo baada ya muda huunganisha electrodes mbili, kuziharibu.

Fuwele za kioevu kama hila ya kupata elektroliti kioevu-imara

Kazi inaendelea kwa sasa ya kufunga anodi katika nyenzo mbalimbali ili kuunda ganda la nje linaloruhusu mtiririko wa ioni za lithiamu lakini hairuhusu miundo thabiti kukua. Suluhisho linalowezekana kwa tatizo pia ni matumizi ya electrolyte imara - ukuta ambao dendrites haiwezi kupenya.

Wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Carnegie Mellon walichukua njia tofauti: wanataka kukaa na elektroliti za kioevu zilizothibitishwa, lakini kulingana na fuwele za kioevu. Fuwele za kioevu ni miundo ambayo iko katikati ya kioevu na fuwele, yaani, yabisi yenye muundo ulioagizwa. Fuwele za kioevu ni kioevu, lakini molekuli zao zimeagizwa sana (chanzo).

Katika ngazi ya Masi, muundo wa electrolyte ya kioo kioevu ni muundo wa fuwele tu na hivyo huzuia ukuaji wa dendrites. Hata hivyo, bado tunashughulika na kioevu, yaani, awamu ambayo inaruhusu ions inapita kati ya electrodes. Ukuaji wa dendrite umezuiwa, mizigo lazima inapita.

Hii haijatajwa katika utafiti, lakini fuwele za kioevu zina kipengele kingine muhimu: mara moja voltage inatumiwa kwao, inaweza kupangwa kwa utaratibu fulani (kama unaweza kuona, kwa mfano, kwa kuangalia maneno haya na mpaka kati ya nyeusi. herufi na mandharinyuma nyepesi). Kwa hivyo inaweza kutokea kwamba wakati seli inapoanza kuchaji, molekuli za kioo kioevu zitawekwa kwa pembe tofauti na "kufuta" amana za dendritic kutoka kwa electrodes.

Kwa kuibua, hii itafanana na kufungwa kwa flaps, sema, kwenye shimo la uingizaji hewa.

Ubaya wa hali ni kwamba Chuo Kikuu cha Carnegie Mellon kimeanza tu utafiti juu ya elektroliti mpya... Tayari inajulikana kuwa utulivu wao ni wa chini kuliko ule wa electrolytes ya kawaida ya kioevu. Uharibifu wa seli hutokea kwa kasi, na hii sio mwelekeo unaotuvutia. Hata hivyo, inawezekana kwamba baada ya muda tatizo litatatuliwa. Kwa kuongezea, hatutarajii kuonekana kwa misombo ya serikali-imara mapema zaidi ya nusu ya pili ya muongo:

> LG Chem hutumia salfaidi katika seli za hali dhabiti. Biashara thabiti ya elektroliti hakuna mapema zaidi ya 2028

Picha ya utangulizi: Lithium dendrites huundwa kwenye elektrodi ya seli ya lithiamu-ioni hadubini. Takwimu kubwa ya giza juu ni electrode ya pili. "Kiputo" cha awali cha atomi za lithiamu huchipuka wakati fulani, na kuunda "whisker" ambayo ni msingi wa dendrite inayojitokeza (c) PNNL Unplugged / YouTube:

Hii inaweza kukuvutia: