Rozwiąż potencjalne rozwiązania dla wzrostu dendrydów akumulatorów litowo-jonowych
Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy
Zespół badawczy wiceprezesa Uniwersytetu Davis w Kalifornii opublikował nowy artykuł w czasopiśmie „Science Progress”, w którym zaproponował potencjalne rozwiązanie problemu dendrytów akumulatorów litowo-jonowych. Zespół WAN udowodnił, że jony przepływające w pobliżu katody mogą zwiększyć bezpieczeństwo i żywotność akumulatorów nowej generacji. W bateriach litowo-metalowych anodą jest lit.
Akumulatory te charakteryzują się dużą gęstością ładowania i można je podwoić, ale bezpieczeństwo stanowi poważny problem. Podczas ładowania niektóre jony ulegają redukcji do metalu litu na powierzchni katody i tworzą nieregularną mikrostrukturę przypominającą drzewo, zwaną dendrytem. Może to ostatecznie doprowadzić do zwarć lub nawet eksplozji. Teoretycznie wzrost kryształów dendrytycznych jest spowodowany rywalizacją o jakość dostarczania jonów litu w pobliżu powierzchni katody.
Gdy prędkość redukcji jonu jest większa niż prędkość transferu masy, powstaje szczelina elektronowo-obojętna, która nie zawiera jonów w pobliżu katody, zwana warstwą ładunku przestrzennego. Uważa się, że niestabilność tej warstwy może powodować wzrost dendrytów, zatem jej zmniejszenie lub wyeliminowanie może ograniczyć wzrost dendrytów, wydłużając tym samym żywotność baterii. Baterie litowo-metalowe mogą łatwo wytwarzać dendryty metalowe, co może spowodować zwarcie lub eksplozję baterii.
Inżynierowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis wykazali, że wady jonowe w pobliżu katody mogą zapobiec temu problemowi. Na tym rysunku zwiększona szybkość przepływu elektrody może ograniczyć wzrost kryształów dendrytycznych na powierzchni. Pomysł odtleniania, który jest redukowany o 99% w sieciach WAN, polega na tym, że jony przepływają przez katody w kanale mikroprzepływowym, aby przywrócić ładunki i uzupełnić tę lukę.
Zespół przedstawia w artykule swój koncepcyjny test weryfikacyjny i odkrył, że ten strumień jonów jest w stanie ograniczyć wzrost dendrytów o 99%. Dla sieci WAN badanie to jest ekscytujące, ponieważ wskazuje na skuteczność wykorzystania technologii mikroprzepływowej w rozwiązywaniu problemów związanych z bateriami i otwiera drogę do przyszłych badań w tej dziedzinie. Powiedział: „Dzięki tym podstawowym badaniom i metodzie mikroprzepływowej możemy określić ilościowo wpływ przepływu na dendryty.
„Nie ma wielu zespołów badawczych, które mogłyby to zbadać. ". „Mimo że zintegrowanie mikropłynu z prawdziwymi bateriami jest niemożliwe, zespół WAN poszukuje innych metod zastosowania podstawowej zasady tego badania i wprowadzenia lokalnego przepływu w pobliżu powierzchni katody w celu kompensacji kationów i wyeliminowania przestrzennych warstw ładunku.
Powiedział: „Jesteśmy bardzo szczęśliwi, że możemy przetestować naszą nową aplikację. „Projektowaliśmy powierzchnię katody tak, aby wprowadzić konwekcję. ".