Litio-ioizko baterien elektrolito gisa kristal likidoek ahalbidetuko dute litio metalezko zelula egonkorrak sortzea?

Carnegie Mellon Unibertsitatearen ikerketa interesgarria. Zientzialariek litio-ioizko zeluletan kristal likidoak erabiltzea proposatu dute haien energia-dentsitatea, egonkortasuna eta kargatzeko gaitasuna handitzeko. Lanak oraindik ez dira aurreratu, beraz, gutxienez bost urte itxarongo ditugu bukatzeko –ahal bada–.

Kristal likidoek pantailak irauli dituzte, orain bateriak lagundu ditzakete

Edukien taula

• Kristal likidoek pantailak irauli dituzte, orain bateriak lagundu ditzakete
  • Kristal likidoak elektrolito likido-solido bat lortzeko trikimailu gisa

Laburbilduz: litio-ioizko zelulen fabrikatzaileak zelulen energia-dentsitatea areagotzea bilatzen ari dira zelulen errendimendua mantenduz edo hobetuz, besteak beste, karga-potentzia handiagoetan egonkortasuna hobetuz. Ideia bateriak arinagoak, seguruagoak eta kargatzeko azkarragoak egitea da. Azkar-merke-ona triangeluaren antzera.

Zelulen energia espezifikoa nabarmen handitzeko moduetako bat (1,5-3 aldiz) litio metalezko (Li-metal) anodoak erabiltzea da.... Ez karbonoa edo silizioa, lehen bezala, litioa baizik, zelularen ahalmenaren erantzule zuzena den elementua. Arazoa da antolamendu honek azkar garatzen dituela litio-dendritak, denborarekin bi elektrodoak lotzen dituzten metal-irtenguneak, kaltetuz.

Kristal likidoak elektrolito likido-solido bat lortzeko trikimailu gisa

Gaur egun, anodoak material ezberdinetan paketatzeko lanak egiten ari dira, litio ioien fluxua ahalbidetzen duen baina egitura solidoak hazten uzten ez duen kanpoko zorro bat osatzeko. Arazoaren konponbide potentziala elektrolito solido bat erabiltzea ere bada, dendritak barneratu ezin dituen horma bat.

Carnegie Mellon Unibertsitateko zientzialariek beste ikuspegi bat hartu zuten: frogatutako elektrolito likidoekin geratu nahi dute, baina kristal likidoetan oinarrituta. Kristal likidoak likidoaren eta kristalen artean erdibidean dauden egiturak dira, hau da, egitura ordenatua duten solidoak. Kristal likidoak likidoak dira, baina haien molekulak oso ordenatuta daude (iturria).

Maila molekularrean, kristal likidoaren elektrolito baten egitura egitura kristalino bat besterik ez da eta, beraz, dendriteen hazkuntza blokeatzen du. Hala ere, oraindik likido baten aurrean gaude, hau da, elektrodoen artean ioiak ibiltzea ahalbidetzen duen fase batekin. Dendriten hazkundea blokeatuta dago, kargak joan behar dira.

Ikerketan ez da hori aipatzen, baina kristal likidoek badute beste ezaugarri garrantzitsu bat: behin tentsioa aplikatuta, ordena jakin batean antola daitezke (ikus daitekeen bezala, adibidez, hitz hauek eta beltzaren arteko muga ikusita). letrak eta hondo argia). Beraz, gerta daiteke zelula kargatzen hastean kristal likidoen molekulak beste angelu batean kokatzea eta elektrodoetatik metaketa dendritikoak "arrastatzea".

Ikusmenean, flapak ixtearen antza izango du, esate baterako, aireztapen-zuloan.

Egoeraren alde txarra hori da Carnegie Mellon Unibertsitateak elektrolito berriak ikertzen hasi berri du... Dagoeneko jakina da haien egonkortasuna ohiko elektrolito likidoena baino txikiagoa dela. Zelulen degradazioa azkarrago gertatzen da, eta ez da hori interesatzen zaigun norabidea. Hala ere, baliteke denborarekin arazoa konpontzea. Gainera, ez dugu espero hamarkadaren bigarren erdia baino lehenago egoera solidoko konposatuak agertzea:

> LG Chem-ek sulfuroak erabiltzen ditu egoera solidoko zeluletan. Elektrolito solidoen merkaturatzea 2028 baino lehenago

Sarrerako argazkia: litio-ioizko zelula mikroskopiko baten elektrodoan litio-dendritak sortzen dira. Goiko irudi ilun handia bigarren elektrodoa da. Litio atomoen hasierako "burbuila" noizbait tiro egiten da, sortzen ari den dendrita (c) PNNL Unplugged / YouTube-ren oinarria den "bibote" bat sortuz:

Hau interesgarria izan daiteke: