Bagaimana memperpanjang jangka hayat bateri litium dan meningkatkan keselamatannya?
Dengan pertumbuhan berterusan peranti pintar digital dan pasaran kenderaan elektrik, bateri logam litium boleh dikatakan sebagai salah satu teknologi penyimpanan tenaga berkepadatan tinggi yang menjanjikan. Pengilang lampu jalan LED adalah sumber cahaya sejuk keadaan pepejal, yang mempunyai ciri-ciri perlindungan alam sekitar, tidak ada pencemaran, penggunaan kuasa rendah, kecekapan cahaya tinggi, dan umur panjang. Oleh itu, lampu jalan LED akan menjadi pilihan yang baik untuk penjimatan tenaga transformasi lampu jalan. Lampu jalan LED adalah sejenis sumber cahaya keadaan pepejal berkecekapan tinggi yang dibentuk oleh simpang PN semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya dengan tenaga elektrik yang lemah. Di bawah voltan bias maju dan arus suntikan tertentu, lubang yang disuntikkan ke zon P dan elektron yang disuntik ke zon N berada di Setelah disebarkan ke kawasan aktif, foton dipancarkan melalui penggabungan sinaran, yang secara langsung mengubah tenaga elektrik menjadi tenaga cahaya . Walau bagaimanapun, salah satu halangan utama teknologi bateri logam litium adalah kemunculan dendrit litium yang tidak terkawal, yang mengakibatkan keupayaan pengecasan yang buruk dan potensi bahaya keselamatan. Lampu jalan LED adalah sejenis sumber cahaya keadaan pepejal berkecekapan tinggi yang dibentuk oleh simpang PN semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya dengan tenaga elektrik yang lemah. Di bawah voltan bias maju dan arus suntikan tertentu, lubang yang disuntikkan ke zon P dan elektron yang disuntik ke zon N berada di Setelah disebarkan ke kawasan aktif, foton dipancarkan melalui penggabungan sinaran, yang secara langsung mengubah tenaga elektrik menjadi tenaga cahaya .
Lithium dendrit adalah jarum yang tumbuh di permukaan logam litium apabila litium digunakan sebagai negatif atau anod bateri. Ia boleh menyebabkan reaksi sampingan yang berbahaya, mengurangkan ketumpatan tenaga, dan juga menyebabkan litar pintas elektrod, menyebabkan kebakaran atau letupan.
Satu kajian baru dari Arizona State University mendapati bahawa penggunaan lapisan tiga dimensi polydimethylsiloxane (PDMS) sebagai bahan matriks untuk anod logam litium dalam bateri secara efektif dapat menghalang pembentukan lendium dendrit. Memanjangkan jangka hayat bateri dan mengurangkan bahaya keselamatan. Penyelidikan ini diterbitkan dalam jurnal baru NatureEnergy pada 6 Mac.
Penyelidik utama makalah itu, Profesor Jiang Hanqing, mengatakan bahawa penemuan ini mempunyai implikasi penting untuk bateri lithium-ion, bateri lithium-air, dan bateri anod logam lain. Kerana hampir semua logam yang digunakan sebagai anoda bateri akan menghasilkan dendrit, seperti bateri zink, natrium dan aluminium.
Jianghanqing mengatakan bahawa dia dan pasukannya tidak berusaha menyelesaikan masalah dari perspektif bahan atau elektrokimia, tetapi dari perspektif jurutera mekanikal. Dia berkata: &; Penyelidikan yang diketahui menunjukkan bahawa jarum timah kecil atau misai timah (serupa dengan dendrit) menonjol dari permukaan logam timah dalam keadaan tertekan. Oleh itu, kami telah mengkaji sebab-sebab pertumbuhan lendium dendrit secara analogi. -Tekanan." Kemungkinan"
Pada pusingan pertama penyelidikan, para penyelidik menambahkan lapisan PDMS fleksibel ke bahagian bawah anod bateri dan mendapati bahawa pertumbuhan dendrit lithium berkurang dengan ketara. Analisis penyelidik&# 39 menunjukkan bahawa tegasan terkumpul dalam elektrod litium logam dilepaskan oleh matriks PDMS dalam bentuk ubah bentuk kedutan, dan trend penurunan dendrit ini secara langsung berkaitan dengan pelepasan tekanan.
& quot; Ini adalah eksperimen pertama yang membuktikan bahawa tekanan sisa memainkan peranan penting dalam pembentukan dendrit litium," kata Jiang Hanqing.
Selain mempelajari mekanisme pertumbuhan lendium dendrit, pasukan Jiang Hanqing&# 39 juga mengkaji lebih lanjut bagaimana menggunakan fenomena ini (pelepasan tekanan untuk mengurangkan pertumbuhan dendrit) untuk memanjangkan hayat bateri logam litium sambil mengekalkan tenaga yang lebih tinggi ketumpatan.
Kaedah yang dicadangkan oleh penyelidik adalah menjadikan matriks pdms menjadi struktur tiga dimensi dengan pelbagai permukaan melengkung." Dengan menggunakan kiub gula dengan sejumlah besar liang kecil sebagai templat, pdms memasukkan liang di dalam kubus gula untuk membentuk pangkalan rangkaian berterusan, dan kemudian melapisi lapisan tembaga nipis untuk mengalirkan elektron. Pori-pori ini dipenuhi dengan litium logam. Jianghanqing menjelaskan:" Sebagai lapisan span berpori, pdms dapat mengurangkan tekanan dengan berkesan dan menghalang pertumbuhan dendrit."
