Vai šķidrie kristāli kā elektrolīti litija jonu akumulatoros ļaus izveidot stabilas litija metāla šūnas?
saturs
Interesants Kārnegija Melona universitātes pētījums. Zinātnieki ir ierosinājuši litija jonu šūnās izmantot šķidros kristālus, lai palielinātu to enerģijas blīvumu, stabilitāti un uzlādes spēju. Darbi vēl nav pavirzījušies uz priekšu, tāpēc gaidīsim vismaz piecus gadus līdz to pabeigšanai – ja tas būs iespējams.
Šķidrie kristāli ir mainījuši displejus, tagad tie var palīdzēt akumulatoriem
Satura
- Šķidrie kristāli ir mainījuši displejus, tagad tie var palīdzēt akumulatoriem
- Šķidrie kristāli kā triks šķidra-cieta elektrolīta iegūšanai
Īsumā: litija jonu elementu ražotāji pašlaik cenšas palielināt elementu enerģijas blīvumu, vienlaikus saglabājot vai uzlabojot elementu veiktspēju, tostarp, piemēram, uzlabojot stabilitāti pie lielākas uzlādes jaudas. Ideja ir padarīt akumulatorus vieglākus, drošākus un ātrāk uzlādējamus. Mazliet līdzīgs trīsstūrim ātri-lēti-labi.
Viens no veidiem, kā būtiski palielināt šūnu īpatnējo enerģiju (par 1,5-3 reizes), ir no litija metāla (Li-metāls) izgatavotu anodu izmantošana.... Nevis ogleklis vai silīcijs, kā iepriekš, bet litijs, elements, kas ir tieši atbildīgs par šūnas kapacitāti. Problēma ir tāda, ka šis izkārtojums ātri attīsta litija dendrītus, metāla izvirzījumus, kas laika gaitā savieno divus elektrodus, tos sabojājot.
Šķidrie kristāli kā triks šķidra-cieta elektrolīta iegūšanai
Pašlaik notiek darbs pie anodu iepakošanas dažādos materiālos, veidojot ārējo apvalku, kas ļauj plūst litija joniem, bet neļauj augt cietām struktūrām. Potenciāls problēmas risinājums ir arī cieta elektrolīta izmantošana - siena, caur kuru dendriti nevar iekļūt.
Kārnegija Melona universitātes zinātnieki izmantoja atšķirīgu pieeju: viņi vēlas palikt pie pārbaudītiem šķidriem elektrolītiem, bet pamatojoties uz šķidrajiem kristāliem. Šķidrie kristāli ir struktūras, kas atrodas pusceļā starp šķidrumu un kristāliem, tas ir, cietas vielas ar sakārtotu struktūru. Šķidrie kristāli ir šķidri, bet to molekulas ir ļoti sakārtotas (avots).
Molekulārā līmenī šķidro kristālu elektrolīta struktūra ir tikai kristāliska struktūra un tādējādi bloķē dendrītu augšanu. Tomēr mums joprojām ir darīšana ar šķidrumu, tas ir, fāzi, kas ļauj joniem plūst starp elektrodiem. Dendrīta augšana ir bloķēta, slodzei jāplūst.
Pētījumā tas nav minēts, taču šķidrajiem kristāliem ir vēl viena svarīga iezīme: kad tiem ir pielikts spriegums, tos var sakārtot noteiktā secībā (kā var redzēt, piemēram, aplūkojot šos vārdus un robežu starp melno krāsu burti un gaišs fons). Tātad var gadīties, ka tad, kad šūna sāks uzlādēties, šķidro kristālu molekulas tiks novietotas citā leņķī un "nokasīs" no elektrodiem dendrītu nogulsnes.
Vizuāli tas atgādinās atloku aizvēršanu, teiksim, ventilācijas atverē.
Situācijas negatīvā puse ir tāda Kārnegija Melona universitāte tikko ir sākusi jaunu elektrolītu izpēti... Jau zināms, ka to stabilitāte ir zemāka nekā parastajiem šķidrajiem elektrolītiem. Šūnu degradācija notiek ātrāk, un tas nav virziens, kas mūs interesē. Tomēr ir iespējams, ka laika gaitā problēma tiks atrisināta. Turklāt mēs negaidām cietvielu savienojumu parādīšanos agrāk par desmitgades otro pusi:
> LG Chem izmanto sulfīdus cietvielu šūnās. Cieto elektrolītu komercializācija ne agrāk kā 2028
Ievadfoto: Litija dendrīti veidojas uz mikroskopiskas litija jonu šūnas elektroda. Lielā tumšā figūra augšpusē ir otrais elektrods. Sākotnējais litija atomu "burbulis" kādā brīdī uzlec, izveidojot "ūsu", kas ir topošā dendrīta (c) pamatā. PNNL Unplugged / YouTube:
Tas jūs varētu interesēt:
