Вадкія крышталі ў якасці электралітаў у літый-іённых акумулятарах дазволяць ствараць стабільныя літый-металічныя элементы?

Цікавае даследаванне Універсітэта Карнегі-Меллона. Навукоўцы прапанавалі выкарыстоўваць вадкія крышталі ў літый-іённых элементах для павелічэння іх шчыльнасці энергіі, стабільнасці і зараднай здольнасці. Працы яшчэ не прасунутыя, таму мы будзем чакаць іх выканання мінімум пяць гадоў - калі гэта наогул магчыма.

Вадкія крышталі зрабілі рэвалюцыю ў дысплеях, зараз яны могуць дапамагчы батарэям

Змест

• Вадкія крышталі зрабілі рэвалюцыю ў дысплеях, зараз яны могуць дапамагчы батарэям
  • Вадкія крышталі як выкрут для атрымання вадка-цвёрдага электраліта

Сцісла: вытворцы літый-іённых элементаў у наш час імкнуцца павялічыць шчыльнасць энергіі ў элементах, захоўваючы або паляпшаючы іх параметры, уключаючы, напрыклад, падвышэнне стабільнасці пры больш высокіх зарадных магутнасцях. Ідэя складаецца ў тым, каб батарэі былі лягчэй, бяспечней і хутчэй перазараджваліся. Трохі падобна на трыкутнік хутка-танна-добрае.

Адным са спосабаў значнага павелічэння ўдзельнай энергіі вочак (у 1,5-3 разы) з'яўляецца выкарыстанне анодаў з металічнага літыя (Li-metal).. Не з вугляроду ці крэмнію, як раней, а з літыя, элемента, які наўпрост адказвае за ёмістасць элемента. Праблема ў тым, што пры такім размяшчэнні хутка развіваюцца дэндрыты літыя, металічныя выступы, якія з часам злучаюць два электроды, пашкоджваючы іх.

Вадкія крышталі як выкрут для атрымання вадка-цвёрдага электраліта

У наш час вядуцца працы па пакаванні анодаў у розныя матэрыялы, каб сфармаваць вонкавую абалонку, якая дазваляе струменю іёнаў літыя, але не дазваляе цвёрдым структурам расці. Патэнцыйным рашэннем праблемы таксама з'яўляецца выкарыстанне цвёрдага электраліта - сценкі, скрозь якую дэндрыты не могуць пракрасціся.

Навукоўцы з Універсітэта Карнегі-Меллона выкарыстоўвалі іншы падыход: яны жадаюць застацца з праверанымі вадкімі электралітамі, але на аснове вадкіх крышталяў. Вадкія крышталі - гэта структуры, якія знаходзяцца на паўдарогі паміж вадкасцю і крышталямі, гэта значыць цвёрдыя целы з спарадкаванай структурай. Вадкія крышталі вадкія, але іх малекулы моцна ўпарадкаваны (крыніца).

На малекулярным узроўні структура вадкакрысталічнага электраліта ўяўляе сабой проста крышталічную структуру і, такім чынам, блакуе рост дэндрытаў. Аднак мы ўсё яшчэ маем справу з вадкасцю, гэта значыць з фазай, якая дазваляе іёнам цечу паміж электродамі. Рост дэндрытаў заблакаваны, нагрузкі павінны цечу.

У даследаванні пра гэта не згадваецца, але ў вадкіх крышталяў ёсць яшчэ адна важная асаблівасць: пасля дадатку да іх напругі яны могуць размяшчацца ў вызначаным парадку (як вы можаце бачыць, напрыклад, паглядзеўшы на гэтыя словы і мяжу паміж чорнымі літарамі і светлы фон). Так што можа здарыцца так, што калі пачынаецца зарадка вочка, малекулы вадкіх крышталяў будуць размяшчацца пад іншым кутом і "саскрабаць" дендритные ападкі з электродаў.

Візуальна гэта будзе нагадваць зачыненне створак, скажам, у вентыляцыйнай адтуліне.

Адваротным бокам сітуацыі з'яўляецца тое, што Універсітэт Карнегі-Меллона толькі пачаў даследаванні новых электралітаў. Ужо вядома, што іх стабільнасць ніжэйшая, чым у звычайных вадкіх электралітаў. Дэградацыя клетак адбываецца хутчэй, і гэта не той кірунак, які нас цікавіць. Аднак не выключана, што з цягам часу праблема будзе вырашана. Тым больш, што мы не чакаем з'яўлення цвёрдацельных злучэнняў раней за другую палову дзесяцігоддзя:

> LG Chem выкарыстоўвае сульфіды ў цвёрдацельных элементах. Камерцыялізацыя цвёрдага электраліта не раней за 2028 г.

Уступнае фота: працэс адукацыі дендрытаў літыя на электродзе мікраскапічнай літый-іённай ячэйкі. Вялікая цёмная фігура зверху - другі электрод. Першапачатковая «бурбалка» з атамаў літыя ў нейкі момант узлятае ўверх, ствараючы «вусы», якія з'яўляюцца асновай які фармуецца дэндрыту (c) PNNL Unplugged / YouTube:

Гэта можа вас зацікавіць: