Finden Sie potenzielle Lösungen für das Dendritenwachstum wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Batterien

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Das Forschungsteam des Vizeprofessors der University of Davis in Kalifornien hat in „Science Progress“ einen neuen Artikel veröffentlicht, in dem eine mögliche Lösung zur Beseitigung der Dendriten in wiederaufladbaren Lithiumbatterien vorgeschlagen wird. Das WAN-Team weist nach, dass Ionen, die in der Nähe der Kathode strömen, die Sicherheit und Lebensdauer dieser wiederaufladbaren Batterien der nächsten Generation verlängern können. Lithium-Metall-Batterien verwenden Lithium-Metall als Anode.

Diese Batterien haben eine hohe Ladungsdichte und können verdoppelt werden, aber die Sicherheit ist ein großes Problem. Beim Laden werden einige Ionen auf der Oberfläche der Kathode zu metallischem Lithium reduziert und bilden eine unregelmäßige baumartige Mikrostruktur, die als dendritisch bezeichnet wird und schließlich zu Kurzschlüssen oder sogar einer Explosion führen kann. Theoretisch wird das Wachstum dendritischer Kristalle durch den Wettbewerb zwischen Qualitätslieferung und Lithiumionen in der Nähe der Kathodenoberfläche verursacht.

Wenn die Reduktionsgeschwindigkeit des Ions schneller ist als die Massentransfergeschwindigkeit, entsteht in der Nähe der Kathode eine Elektronen-Neutral-Lücke, die keine Ionen enthält. Diese sogenannte räumliche Ladungsschicht wird auch als räumliche Ladungsschicht bezeichnet. Man geht davon aus, dass die Instabilität dieser Schicht zu Dendritenwachstum führen kann. Eine Reduzierung oder Beseitigung dieser Schicht kann daher das Dendritenwachstum verringern und so die Batterielebensdauer verlängern. Lithium-Metall-Batterien können leicht Metalldendriten bilden, die einen Kurzschluss oder eine Explosion der Batterie verursachen können.

Ingenieure der University of California Davis zeigen, dass Ionenfehler in der Nähe der Kathode dieses Problem verhindern können. In dieser Abbildung kann die erhöhte Durchflussrate der Elektrode das Wachstum dendritischer Kristalle auf der Oberfläche verringern. Die Idee hinter der WAN-Reduzierung um 99 % besteht darin, Ionen durch die Kathoden im Mikrofluidkanal fließen zu lassen, um die Ladung wiederherzustellen und diese Lücke zu schließen.

Das Team skizziert in dem Artikel seinen konzeptionellen Verifizierungstest und fand heraus, dass dieser Ionenstrom das Dendritenwachstum um 99 % reduzieren kann. Für WAN ist diese Studie spannend, da sie die Wirksamkeit der Anwendung der Mikrofluidtechnologie bei batteriebezogenen Problemen aufzeigt und den Weg für zukünftige Forschungen auf diesem Gebiet ebnet. Er sagte: „Durch diese Grundlagenforschung und die mikrofluidische Methode können wir die Auswirkungen der Strömung auf Dendriten quantifizieren.

„“ Es gibt nicht viele Forschungsteams, die dies untersuchen. ". „Obwohl es unmöglich ist, Mikrofluid in echte Batterien zu integrieren, sucht das WAN-Team nach anderen Methoden, um das Grundprinzip dieser Studie anzuwenden und einen lokalen Fluss nahe der Oberfläche der Kathode einzuführen, um Kationen zu kompensieren und räumliche Ladungsschichten zu eliminieren.

Er sagte: „Wir freuen uns sehr, unsere neue Anwendung zu erkunden. „Wir haben die Kathodenoberfläche so gestaltet, dass Konvektion entsteht. ".