Արդյո՞ք հեղուկ բյուրեղները որպես էլեկտրոլիտներ լիթիում-իոնային մարտկոցներում հնարավորություն կտան ստեղծել կայուն լիթիում-մետաղական բջիջներ:

Հետաքրքիր ուսումնասիրություն Carnegie Mellon University-ի կողմից. Գիտնականներն առաջարկել են օգտագործել հեղուկ բյուրեղներ լիթիում-իոնային բջիջներում՝ բարձրացնելու դրանց էներգիայի խտությունը, կայունությունը և լիցքավորման հզորությունը: Աշխատանքը դեռ առաջ չի գնացել, ուստի մենք կսպասենք դրանց ավարտին առնվազն հինգ տարի, եթե հնարավոր լինի:

Հեղուկ բյուրեղները հեղափոխեցին էկրանները, այժմ դրանք կարող են օգնել մարտկոցներին

Պահեստավորված նյութեր

• Հեղուկ բյուրեղները հեղափոխեցին էկրանները, այժմ դրանք կարող են օգնել մարտկոցներին
  • Հեղուկ բյուրեղները՝ որպես հեղուկ-պինդ էլեկտրոլիտ ստանալու հնարք

Մի խոսքով. Լիթիում-իոնային բջիջների արտադրողներն այժմ ձգտում են բարձրացնել բջիջների էներգիայի խտությունը՝ միաժամանակ պահպանելով կամ բարելավելով դրանց կատարումը, ներառյալ, օրինակ, բարձրացնել կայունությունը բարձր լիցքավորման հզորությունների դեպքում: Գաղափարն այն է, որ մարտկոցներն ավելի թեթև, անվտանգ և արագ լիցքավորվեն: Մի քիչ նման է արագ-էժան-լավ եռանկյունին:

Բջիջների տեսակարար էներգիան էականորեն (1,5-3 անգամ) ավելացնելու միջոցներից մեկը լիթիումի մետաղական անոդների (Li-metal) օգտագործումն է։. Ոչ թե ածխածնից կամ սիլիցիումից, ինչպես նախկինում, այլ լիթիումից՝ այն տարրից, որն անմիջականորեն պատասխանատու է բջջի հզորության համար։ Խնդիրն այն է, որ այս դասավորությունը արագ զարգացնում է լիթիումի դենդրիտներ՝ մետաղական ելուստներ, որոնք ի վերջո միացնում են երկու էլեկտրոդները՝ վնասելով դրանք:

Հեղուկ բյուրեղները՝ որպես հեղուկ-պինդ էլեկտրոլիտ ստանալու հնարք

Ներկայումս աշխատանքներ են տարվում տարբեր նյութերում անոդները փաթեթավորելու ուղղությամբ՝ արտաքին թաղանթ ձևավորելու համար, որը թույլ է տալիս լիթիումի իոնների հոսքը, բայց թույլ չի տալիս պինդ կառուցվածքներին աճել: Խնդրի պոտենցիալ լուծումը նաև պինդ էլեկտրոլիտի օգտագործումն է՝ պատ, որի միջով դենդրիտները չեն կարող թափանցել:

Քարնեգի Մելլոնի համալսարանի գիտնականներն այլ մոտեցում են ցուցաբերել. նրանք ցանկանում են մնալ ապացուցված հեղուկ էլեկտրոլիտներով, բայց հիմնված են հեղուկ բյուրեղների վրա. Հեղուկ բյուրեղները կառուցվածքներ են, որոնք գտնվում են հեղուկի և բյուրեղների միջև կիսով չափ, այսինքն՝ կարգավորված կառուցվածքով պինդ մարմիններ։ Հեղուկ բյուրեղները հեղուկ են, բայց նրանց մոլեկուլները խիստ կարգավորված են (աղբյուր):

Մոլեկուլային մակարդակում հեղուկ բյուրեղային էլեկտրոլիտի կառուցվածքը պարզապես բյուրեղային կառուցվածք է և դրանով իսկ արգելափակում է դենդրիտների աճը: Այնուամենայնիվ, մենք դեռ գործ ունենք հեղուկի հետ, այսինքն՝ փուլի, որը թույլ է տալիս իոններին հոսել էլեկտրոդների միջև։ Դենդրիտի աճը արգելափակված է, բեռները պետք է հոսեն:

Ուսումնասիրությունը չի նշում դա, բայց հեղուկ բյուրեղներն ունեն ևս մեկ կարևոր հատկություն. նրանց վրա լարում կիրառելուց հետո դրանք կարող են դասավորվել որոշակի հերթականությամբ (ինչպես կարող եք տեսնել, օրինակ՝ նայելով այս բառերին և սահմանի միջև: սև տառեր և բաց ֆոն): Այսպիսով, հնարավոր է, որ երբ բջիջը սկսի լիցքավորվել, հեղուկ բյուրեղների մոլեկուլները կտեղավորվեն այլ անկյան տակ և «քերծեն» դենդրիտային նստվածքները էլեկտրոդներից:

Տեսողականորեն սա կնմանվի փեղկերի փակմանը, ասենք, օդափոխման անցքում:

Իրավիճակի բացասական կողմն այն է Քարնեգի Մելոնի համալսարանը նոր էլեկտրոլիտների ուսումնասիրություն է սկսել:. Արդեն հայտնի է, որ դրանց կայունությունն ավելի ցածր է, քան սովորական հեղուկ էլեկտրոլիտներինը։ Բջիջների դեգրադացիան տեղի է ունենում ավելի արագ, և դա այն ուղղությունը չէ, որը մեզ հետաքրքրում է: Սակայն հնարավոր է, որ խնդիրը ժամանակի ընթացքում լուծվի։ Ավելին, մենք չենք ակնկալում պինդ վիճակում միացությունների հայտնվելը մինչև տասնամյակի երկրորդ կեսը.

> LG Chem-ն օգտագործում է սուլֆիդներ պինդ վիճակում գտնվող տարրերում: Պինդ էլեկտրոլիտի կոմերցիոնացում ոչ շուտ, քան 2028 թ

Ներածական լուսանկար. Լիթիումի դենդրիտները ձևավորվում են միկրոսկոպիկ լիթիում-իոն բջիջի էլեկտրոդի վրա: Վերևում գտնվող մեծ մուգ գործիչը երկրորդ էլեկտրոդն է: Լիթիումի ատոմների սկզբնական «պղպջակը» ինչ-որ պահի վեր է թռչում՝ ստեղծելով «բեղ», որը ձևավորվող դենդրիտի հիմքն է (գ) PNNL Unplugged / YouTube.

Սա կարող է ձեզ հետաքրքրել.