Kuidas pikendada liitiumakude kasutusiga ja parandada nende ohutust?
Digitaalsete nutiseadmete ja elektrisõidukite turu pideva kasvuga võib öelda, et liitiummetallist akud on üks paljulubavaid suure tihedusega energiasalvestustehnoloogiaid. LED-tänavalampide tootjad on tahkis-külmvalgusallikad, millel on keskkonnakaitse, reostuse puudumine, väike energiatarve, kõrge valgustõhusus ja pikk kasutusiga. Seetõttu muutuvad LED-tänavavalgustid teevalgustuse energiasäästlikuks muutmiseks heaks valikuks. LED-tänavavalgusti on omamoodi suure efektiivsusega pooljuht-PN-ristmikust moodustatud tahkis-valgusallikas, mis võib nõrga elektrienergiaga valgust kiirgata. Teatud ettepoole suunatud pinge ja sissepritsevoolu all on P -tsooni süstitud augud ja N -tsooni süstitud elektronid. Pärast hajutamist aktiivsesse piirkonda eralduvad footonid kiirguse rekombinatsiooni kaudu, mis muundab elektrienergia otse valgusenergiaks . Liitiummetallakutehnoloogia üks peamisi takistusi on aga kontrollimatute liitiumdendriitide teke, mille tulemuseks on halvad laadimisvõimalused ja võimalikud ohud. LED-tänavavalgusti on omamoodi suure efektiivsusega pooljuht-PN-ristmikust moodustatud tahkis-valgusallikas, mis võib nõrga elektrienergiaga valgust kiirgata. Teatud ettepoole suunatud pinge ja sissepritsevoolu all on P -tsooni süstitud augud ja N -tsooni süstitud elektronid. Pärast hajutamist aktiivsesse piirkonda eralduvad footonid kiirguse rekombinatsiooni kaudu, mis muundab elektrienergia otse valgusenergiaks .
Liitiumdendriidid on nõelad, mis kasvavad liitiummetalli pinnal, kui liitiumit kasutatakse aku negatiivse või anoodina. See võib põhjustada kahjulikke kõrvalreaktsioone, vähendada energiatihedust ja isegi põhjustada elektroodide lühise, põhjustades tulekahju või plahvatuse.
Arizona osariigi ülikooli uus uuring näitas, et kolmemõõtmelise polüdimetüülsiloksaani (PDMS) kihi kasutamine liitiummetalli anoodi maatriksmaterjalina patareis võib tõhusalt pärssida liitiumdendriitide teket. Pikendage aku kasutusiga ja vähendage ohtu. Uuring avaldati 6. märtsil uues tippajakirjas NatureEnergy.
Töö juhtivteadur, professor Jiang Hanqing ütles, et sellel avastusel on oluline mõju liitium-ioonakudele, liitium-õhkpatareidele ja muudele metallanoodpatareidele. Kuna peaaegu kõik patareianoodidena kasutatavad metallid toodavad dendriite, näiteks tsingi-, naatrium- ja alumiiniumakusid.
Jianghanqing ütles, et tema ja tema meeskond ei ürita probleemi lahendada materjalide ega elektrokeemia seisukohast, vaid mehaanikainseneride vaatenurgast. Ta ütles:" Teadaolevad uuringud näitavad, et plekist nõelad või plekist vurrud (sarnased dendriitidega) ulatuvad plekist metalli pinnalt pinge all välja. Seetõttu oleme analoogia põhjal uurinud liitiumdendriitide kasvu põhjuseid. -Stress.&"Võimalus &";
Esimeses uurimisvoorus lisasid teadlased aku anoodi põhja kihi painduvat PDMS -i ja leidsid, et liitiumdendriitide kasv on oluliselt vähenenud. Uurija&analüüs näitab, et metallliitiumelektroodi kogunenud pinge vabaneb PDMS -maatriksist kortsude deformatsiooni kujul ja see dendriidi vähenemise suundumus on otseselt seotud pinge vabanemisega.
& "; See on esimene katse, mis tõestab, et jääkpinged mängivad liitiumdendriitide moodustamisel võtmerolli, &"; ütles Jiang Hanqing.
Lisaks liitiumdendriitide kasvumehhanismi uurimisele uuris Jiang Hanqingi&meeskond ka seda, kuidas seda nähtust (stressi vabastamine dendriidi kasvu vähendamiseks) kasutada liitiummetallpatareide eluea pikendamiseks, säilitades samal ajal suurema energia tihedus.
Teadlaste pakutud meetod on muuta pdms-maatriks kolmemõõtmeliseks struktuuriks, millel on mitu kõverat pinda.&"; Kasutades mallina suhkrukuubikut, millel on suur hulk väikseid poore, sisenevad pdm -id suhkrukuubi sees olevatesse pooridesse, moodustades pideva võrgupõhja, ja plaadivad seejärel õhukese vasekihi elektronide juhtimiseks. Need poorid on täidetud metallilise liitiumiga. Jianghanqing selgitas:&"; Poorse käsna kihina võivad pdms tõhusalt vähendada survet ja pärssida dendriitide kasvu."
