Kako produžiti vijek trajanja litijumskih baterija i poboljšati njihovu sigurnost?
Uz kontinuirani rast tržišta digitalnih pametnih uređaja i električnih vozila, za litij-metalne baterije se može reći da su jedna od obećavajućih tehnologija za skladištenje energije velike gustoće. Proizvođači LED uličnih svjetiljki su čvrsti izvor hladnog svjetla koji ima karakteristike zaštite okoliša, nema zagađenja, malu potrošnju energije, visoku svjetlosnu efikasnost i dug vijek trajanja. Zbog toga će LED ulične svjetiljke postati dobar izbor za transformaciju cestovne rasvjete koja štedi energiju. LED ulična rasvjeta je vrsta visokoučinkovitog čvrstog izvora svjetlosti formiranog od poluvodičkog PN spoja koji može emitirati svjetlost sa slabom električnom energijom. Pod određenim prednaponom prednapona i strujom ubrizgavanja, rupe ubrizgane u P zonu i elektroni ubrizgani u N zonu nalaze se u. Nakon difuzije u aktivno područje, fotoni se emitiraju rekombinacijom zračenja, koja direktno pretvara električnu energiju u svjetlosnu energiju . Međutim, jedna od glavnih prepreka tehnologiji litij -metalnih baterija je pojava nekontroliranih litijevih dendrita, što rezultira slabim mogućnostima punjenja i potencijalnim opasnostima po sigurnost. LED ulična rasvjeta je vrsta visokoučinkovitog čvrstog izvora svjetlosti formiranog od poluvodičkog PN spoja koji može emitirati svjetlost sa slabom električnom energijom. Pod određenim prednaponom prednapona i strujom ubrizgavanja, rupe ubrizgane u P zonu i elektroni ubrizgani u N zonu nalaze se u. Nakon difuzije u aktivno područje, fotoni se emitiraju rekombinacijom zračenja, koja direktno pretvara električnu energiju u svjetlosnu energiju .
Litijevi dendriti su igle koje rastu na površini litijevog metala kada se litij koristi kao negativ ili anoda baterije. Može uzrokovati štetne nuspojave, smanjiti gustoću energije, pa čak i uzrokovati kratki spoj elektroda, uzrokujući požar ili eksploziju.
Novo istraživanje sa Državnog univerziteta u Arizoni otkrilo je da upotreba trodimenzionalnog polidimetilsiloksana (PDMS) sloja kao materijala matrice za litijumsku metalnu anodu u bateriji može učinkovito spriječiti stvaranje litijevih dendrita. Produžite vijek trajanja baterije i smanjite sigurnosne opasnosti. Istraživanje je objavljeno u novom vrhunskom časopisu NatureEnergy 6. marta.
Vodeći istraživač rada, profesor Jiang Hanqing, rekao je da ovo otkriće ima važne implikacije na litij-ionske baterije, litij-zračne baterije i druge metalne anodne baterije. Budući da će gotovo svi metali koji se koriste kao anodne baterije proizvoditi dendrite, poput cinkovih, natrijumovih i aluminijumskih baterija.
Jianghanqing je rekao da on i njegov tim ne pokušavaju riješiti problem iz perspektive materijala ili elektrokemije, već iz perspektive mašinskih inženjera. Rekao je:&"Poznata istraživanja pokazuju da sitne limene igle ili limeni brkovi (slični dendritima) vire iz površine limenog metala pod stresom. Stoga smo analogijski proučavali razloge rasta litijevih dendrita. -Stres." Mogućnost"
U prvom krugu istraživanja, istraživači su dodali sloj fleksibilnog PDMS -a na dno anode baterije i otkrili da je rast litijevih dendrita značajno smanjen. Analiza istraživača' pokazuje da akumulirano naprezanje u metalnoj litij -elektrodi oslobađa PDMS matrica u obliku deformacije bora, a ovaj trend smanjenja dendrita izravno je povezan s oslobađanjem naprezanja.
& Ovo je prvi eksperiment koji dokazuje da zaostali stres igra ključnu ulogu u stvaranju litijevih dendrita," rekao je Jiang Hanqing.
Osim što su proučavali mehanizam rasta litijevih dendrita, tim Jiang Hanqinga' također je dodatno proučavao kako koristiti ovaj fenomen (oslobađanje od stresa za smanjenje rasta dendrita) za produženje vijeka trajanja litij -metalnih baterija uz održavanje veće energije gustoća.
Metoda koju su predložili istraživači je pretvaranje pdms matrice u trodimenzionalnu strukturu s više zakrivljenih površina.&"Koristeći kocku šećera sa velikim brojem malih pora kao šablon, pdms ulaze u pore unutar kocke šećera kako bi formirali kontinuiranu mrežnu bazu, a zatim tanki sloj bakra tanjiraju za provođenje elektrona. Ove pore ispunjene su metalnim litijem. Jianghanqing je objasnio:&"Kao porozni sloj spužve, pdms može učinkovito smanjiti pritisak i inhibirati rast dendrita."
