के लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा तरल क्रिस्टलहरूले स्थिर लिथियम धातु कोशिकाहरू सिर्जना गर्न सम्भव बनाउँदछ?

कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय द्वारा एक रोचक अध्ययन। वैज्ञानिकहरूले लिथियम-आयन कोशिकाहरूमा तरल क्रिस्टलहरू प्रयोग गरेर उनीहरूको ऊर्जा घनत्व, स्थिरता र चार्ज गर्ने क्षमता बढाउन प्रस्ताव गरेका छन्। काम अझै अगाडि बढेको छैन, त्यसैले सम्भव भएसम्म हामी कम्तीमा पाँच वर्ष पर्खनेछौं।

तरल क्रिस्टलहरूले प्रदर्शनमा क्रान्तिकारी परिवर्तन गरेका छन्, अब तिनीहरूले ब्याट्रीहरूलाई मद्दत गर्न सक्छन्

सामग्रीको तालिका

• तरल क्रिस्टलहरूले प्रदर्शनमा क्रान्तिकारी परिवर्तन गरेका छन्, अब तिनीहरूले ब्याट्रीहरूलाई मद्दत गर्न सक्छन्
  • तरल क्रिस्टल तरल-ठोस इलेक्ट्रोलाइट प्राप्त गर्न एक चाल रूपमा

छोटकरीमा: लिथियम-आयन सेल निर्माताहरूले हाल कोशिकाहरूको ऊर्जा घनत्व बढाउन खोजिरहेका छन् जबकि सेल कार्यसम्पादनमा सुधार वा सुधार गर्दै, उदाहरणका लागि, उच्च चार्जिंग शक्तिहरूमा स्थिरता सुधार गर्ने। ब्याट्रीहरूलाई हलुका, सुरक्षित र छिटो रिचार्ज गर्ने विचार हो। अलि छिटो-सस्तो-राम्रो त्रिकोण जस्तै।

कोशिकाहरूको विशिष्ट ऊर्जा (1,5-3 पटक) लाई उल्लेखनीय रूपमा वृद्धि गर्ने तरिकाहरू मध्ये एक लिथियम धातु (ली-मेटल) बाट बनेको एनोडहरूको प्रयोग हो।... पहिले जस्तै कार्बन वा सिलिकन होइन, तर लिथियम, एक तत्व जुन कोशिकाको क्षमताको लागि प्रत्यक्ष रूपमा जिम्मेवार छ। समस्या यो छ कि यो व्यवस्थाले चाँडै लिथियम डेन्ड्राइटहरू, धातु प्रोट्रुसनहरू विकास गर्दछ जसले समयको साथमा दुई इलेक्ट्रोडहरू जोड्दछ, तिनीहरूलाई क्षति पुर्‍याउँछ।

तरल क्रिस्टल तरल-ठोस इलेक्ट्रोलाइट प्राप्त गर्न एक चाल रूपमा

लिथियम आयनहरूको प्रवाहलाई अनुमति दिने तर ठोस संरचनाहरू बढ्न नदिने बाह्य खोल बनाउन विभिन्न सामग्रीहरूमा एनोडहरू प्याकेज गर्ने काम हाल चलिरहेको छ। समस्याको सम्भावित समाधान पनि ठोस इलेक्ट्रोलाइटको प्रयोग हो - एक पर्खाल जसको माध्यमबाट डेन्ड्राइटहरू प्रवेश गर्न सक्दैनन्।

कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालयका वैज्ञानिकहरूले फरक दृष्टिकोण अपनाए: तिनीहरू प्रमाणित तरल इलेक्ट्रोलाइटहरूसँग रहन चाहन्छन्, तर तरल क्रिस्टलहरूमा आधारित। तरल क्रिस्टलहरू संरचनाहरू हुन् जुन तरल र क्रिस्टलहरू बीचको आधा बाटो हुन्छन्, अर्थात्, क्रमबद्ध संरचनाको साथ ठोस। तरल क्रिस्टल तरल हो, तर तिनीहरूका अणुहरू अत्यधिक क्रमबद्ध छन् (स्रोत)।

आणविक स्तरमा, तरल क्रिस्टल इलेक्ट्रोलाइटको संरचना केवल एक क्रिस्टलीय संरचना हो र यसरी डेन्ड्राइटको वृद्धिलाई रोक्छ। यद्यपि, हामी अझै पनि तरल पदार्थसँग काम गरिरहेका छौं, त्यो एक चरण जसले इलेक्ट्रोडहरू बीच आयनहरू प्रवाह गर्न अनुमति दिन्छ। डेन्ड्राइट वृद्धि अवरुद्ध छ, भार प्रवाह हुनुपर्छ।

यो अध्ययनमा उल्लेख गरिएको छैन, तर तरल क्रिस्टलको अर्को महत्त्वपूर्ण विशेषता छ: एक पटक तिनीहरूमा भोल्टेज लागू भएपछि, तिनीहरू निश्चित क्रममा व्यवस्थित गर्न सकिन्छ (जस्तै तपाईले देख्न सक्नुहुन्छ, उदाहरणका लागि, यी शब्दहरू र कालो बीचको सिमाना हेरेर। अक्षर र हल्का पृष्ठभूमि)। त्यसोभए यो हुन सक्छ कि जब सेल चार्ज गर्न थाल्छ, तरल क्रिस्टल अणुहरू फरक कोणमा स्थित हुनेछन् र इलेक्ट्रोडहरूबाट डेन्ड्रिटिक निक्षेपहरू "स्क्र्याप" हुनेछन्।

नेत्रहीन रूपमा, यो फ्ल्यापको बन्द जस्तै हुनेछ, भन, भेन्टिलेसन प्वालमा।

अवस्थाको नराम्रो पक्ष यही हो कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालयले भर्खरै नयाँ इलेक्ट्रोलाइट्समा अनुसन्धान सुरु गरेको छ... यो पहिले नै थाहा छ कि तिनीहरूको स्थिरता पारंपरिक तरल इलेक्ट्रोलाइट्स भन्दा कम छ। कोशिकाको क्षय छिटो हुन्छ, र यो हामीलाई चासो दिने दिशा होइन। तर, समयसँगै समस्या समाधान हुने सम्भावना छ । यसबाहेक, हामी दशकको दोस्रो आधा भन्दा पहिले ठोस-राज्य यौगिकहरूको उपस्थितिको आशा गर्दैनौं:

> LG Chem ले ठोस अवस्था कोशिकाहरूमा सल्फाइड प्रयोग गर्दछ। ठोस इलेक्ट्रोलाइट व्यावसायीकरण 2028 भन्दा पहिले छैन

परिचयात्मक फोटो: लिथियम डेन्ड्राइटहरू माइक्रोस्कोपिक लिथियम-आयन सेलको इलेक्ट्रोडमा बनाइन्छ। माथिको ठूलो गाढा फिगर दोस्रो इलेक्ट्रोड हो। लिथियम परमाणुहरूको प्रारम्भिक "बुलबुला" केहि बिन्दुमा माथि उठ्छ, "व्हिस्कर" सिर्जना गर्दछ जुन उभरिरहेको डेन्ड्राइटको आधार हो (c) PNNL अनप्लग्ड / YouTube:

यो तपाईंलाई रुचि हुन सक्छ: