Munu fljótandi kristallar sem raflausnir í litíumjónarafhlöðum gera það mögulegt að búa til stöðugar litíummálmfrumur?

Áhugaverð rannsókn Carnegie Mellon háskólans. Vísindamenn hafa lagt til að nota fljótandi kristalla í litíumjónafrumum til að auka orkuþéttleika þeirra, stöðugleika og hleðslugetu. Verkinu er enn ekki fleygt fram, þannig að við munum bíða í að minnsta kosti fimm ár eftir að þeim ljúki - ef það er mögulegt.

Fljótandi kristallar hafa gjörbylt skjáum, nú geta þeir hjálpað rafhlöðum

efnisyfirlit

• Fljótandi kristallar hafa gjörbylt skjáum, nú geta þeir hjálpað rafhlöðum
  • Fljótandi kristallar sem bragð til að fá fljótandi fastan raflausn

Í stuttu máli: framleiðendur litíumjónafrumna leitast við að auka orkuþéttleika frumna á sama tíma og þeir viðhalda eða bæta afköst frumna, þar á meðal til dæmis að bæta stöðugleika við meiri hleðslu. Hugmyndin er að gera rafhlöður léttari, öruggari og fljótlegra að endurhlaða þær. Svolítið eins og hratt-ódýrt-góður þríhyrningurinn.

Ein leiðin til að auka verulega sérstaka orku frumna (um 1,5-3 sinnum) er að nota rafskaut úr litíummálmi (Li-metal).... Ekki kolefni eða sílikon, eins og áður, heldur litíum, frumefni sem er beinlínis ábyrgt fyrir getu frumunnar. Vandamálið er að þetta fyrirkomulag þróar fljótt litíum dendrites, málmútskota sem með tímanum tengja rafskautin tvö og skemma þau.

Fljótandi kristallar sem bragð til að fá fljótandi fastan raflausn

Nú er unnið að því að pakka rafskautum í ýmis efni til að mynda ytri skel sem leyfir flæði litíumjóna en leyfir ekki föstum mannvirkjum að vaxa. Hugsanleg lausn á vandanum er einnig notkun á föstu raflausn - vegg sem dendrites geta ekki komist í gegnum.

Vísindamenn við Carnegie Mellon háskólann tóku aðra nálgun: þeir vilja vera með sannað fljótandi raflausn, en byggt á fljótandi kristöllum. Fljótandi kristallar eru mannvirki sem eru mitt á milli vökva og kristalla, það er fast efni með skipaða uppbyggingu. Fljótandi kristallar eru fljótandi, en sameindir þeirra eru mjög raðaðar (uppspretta).

Á sameindastigi er uppbygging fljótandi kristalsalta bara kristallað uppbygging og hindrar þannig vöxt dendrita. Hins vegar erum við enn að fást við vökva, það er fasa sem gerir jónum kleift að flæða á milli rafskautanna. Dendrite vöxtur er stíflaður, álag verður að flæða.

Þetta er ekki nefnt í rannsókninni, en fljótandi kristallar hafa annan mikilvægan eiginleika: þegar spenna er sett á þá er hægt að raða þeim í ákveðinn röð (eins og þú sérð t.d. með því að skoða þessi orð og mörkin milli svarts bókstöfum og ljósum bakgrunni). Þannig að það getur gerst að þegar fruman byrjar að hlaðast verði fljótandi kristal sameindirnar staðsettar í öðru horni og "skafa" dendritic útfellingar frá rafskautunum.

Sjónrænt mun þetta líkjast lokun flapanna, td í loftræstiholinu.

Gallinn við ástandið er sá Carnegie Mellon háskólinn hefur nýlega hafið rannsóknir á nýjum raflausnum... Það er þegar vitað að stöðugleiki þeirra er minni en hefðbundinna fljótandi raflausna. Frumu niðurbrot á sér stað hraðar og þetta er ekki stefnan sem vekur áhuga okkar. Hins vegar er mögulegt að vandamálið leysist með tímanum. Þar að auki gerum við ekki ráð fyrir útliti efnasambanda í föstu formi fyrr en á seinni hluta áratugarins:

> LG Chem notar súlfíð í frumum í föstu formi. Salt á föstu raflausnum eigi fyrr en 2028

Kynningarmynd: Lithium dendrites myndast á rafskaut smásjár litíumjónafrumu. Stóra dökka myndin efst er annað rafskautið. Upphaflega „kúlan“ af litíumatómum skýst upp á einhverjum tímapunkti og skapar „whisker“ sem er grundvöllurinn að vaxandi dendrite (c) PNNL Unplugged / YouTube:

Þetta gæti haft áhuga á þér: