Jak prodloužit životnost lithiových baterií a zlepšit jejich bezpečnost?
Díky neustálému růstu trhu s digitálními chytrými zařízeními a elektrickými vozidly lze lithium-kovové baterie považovat za jednu ze slibných technologií skladování energie s vysokou hustotou. Výrobci pouličních lamp LED jsou pevným studeným zdrojem studeného světla, který má vlastnosti ochrany životního prostředí, žádné znečištění, nízkou spotřebu energie, vysokou světelnou účinnost a dlouhou životnost. LED pouliční lampy se proto stanou dobrou volbou pro energeticky úspornou transformaci osvětlení silnic. LED pouliční světlo je druh vysoce účinného polovodičového světelného zdroje tvořeného polovodičovým PN přechodem, který může vyzařovat světlo se slabou elektrickou energií. Pod určitým dopředným předpětím a injekčním proudem jsou otvory vstřikované do zóny P a elektrony vstřikované do zóny N jsou v Po difúzi do aktivní oblasti jsou fotony emitovány rekombinací záření, která přímo přeměňuje elektrickou energii na světelnou energii . Jednou z hlavních překážek technologie lithium -kovových baterií je však vznik nekontrolovatelných lithiových dendritů, což má za následek špatné nabíjecí schopnosti a potenciální bezpečnostní rizika. LED pouliční světlo je druh vysoce účinného polovodičového světelného zdroje tvořeného polovodičovým PN přechodem, který může vyzařovat světlo se slabou elektrickou energií. Pod určitým dopředným předpětím a injekčním proudem jsou otvory vstřikované do zóny P a elektrony vstřikované do zóny N jsou v Po difúzi do aktivní oblasti jsou fotony emitovány rekombinací záření, která přímo přeměňuje elektrickou energii na světelnou energii .
Lithiové dendrity jsou jehly, které rostou na povrchu kovového lithia, když je lithium použito jako záporný pól nebo jako anoda baterie. Může způsobit škodlivé vedlejší reakce, snížit hustotu energie a dokonce způsobit zkrat elektrod, což může způsobit požár nebo výbuch.
Nová studie z Arizonské státní univerzity zjistila, že použití trojrozměrné polydimethylsiloxanové (PDMS) vrstvy jako matricového materiálu pro lithiovou kovovou anodu v baterii může účinně inhibovat tvorbu lithiových dendritů. Prodlužte životnost baterie a snižte bezpečnostní rizika. Výzkum byl publikován v novém špičkovém časopise NatureEnergy 6. března.
Hlavní výzkumník článku, profesor Jiang Hanqing, uvedl, že tento objev má důležité důsledky pro lithium-iontové baterie, lithium-vzduchové baterie a další kovové anodové baterie. Protože téměř všechny kovy používané jako bateriové anody budou produkovat dendrity, jako jsou zinkové, sodíkové a hliníkové baterie.
Jianghanqing řekl, že se se svým týmem nesnaží vyřešit problém z pohledu materiálů nebo elektrochemie, ale z pohledu strojních inženýrů. Řekl:&"Známý výzkum ukazuje, že drobné cínové jehly nebo cínové vousy (podobné dendritům) vyčnívají z povrchu cínového kovu pod napětím. Proto jsme analogicky studovali důvody růstu lithiových dendritů. -Stres." Možnost"
V prvním kole výzkumu vědci přidali vrstvu flexibilního PDMS na spodní část anody baterie a zjistili, že růst lithiových dendritů byl výrazně snížen. Analýza výzkumníka' ukazuje, že akumulované napětí v kovové lithiové elektrodě je uvolňováno maticí PDMS ve formě deformace vrásek a tento trend redukce dendritu přímo souvisí s uvolňováním napětí.
& "Toto je první experiment, který dokázal, že zbytkové napětí hraje klíčovou roli při tvorbě lithiových dendritů, &"; řekl Jiang Hanqing.
Kromě studia mechanismu růstu lithiových dendritů tým Jiang Hanqing' dále zkoumal, jak využít tento jev (uvolnění napětí ke snížení růstu dendritů) k prodloužení životnosti lithium -kovových baterií při zachování vyšší energie hustota.
Metoda navržená výzkumnými pracovníky je vytvořit matici pdms do trojrozměrné struktury s více zakřivenými povrchy.&“; Pomocí kostky cukru s velkým počtem malých pórů jako šablony vstoupí pdms do pórů uvnitř kostky cukru a vytvoří souvislou síťovou základnu a poté nanese tenkou vrstvu mědi na vedení elektronů. Tyto póry jsou vyplněny kovovým lithiem. Jianghanqing vysvětlil:&„Jako vrstva porézní houby mohou pdms účinně snižovat tlak a inhibovat růst dendritů."
