Как продлить срок службы литиевых батарей и повысить их безопасность?
С постоянным ростом рынка цифровых интеллектуальных устройств и электромобилей литий-металлические батареи можно назвать одной из многообещающих технологий хранения энергии с высокой плотностью. Производители светодиодных уличных фонарей представляют собой твердотельные источники холодного света, которые обладают такими характеристиками, как защита окружающей среды, отсутствие загрязнения, низкое энергопотребление, высокая световая эффективность и долгий срок службы. Поэтому светодиодные уличные фонари станут хорошим выбором для энергосберегающей трансформации дорожного освещения. Светодиодный уличный фонарь - это своего рода высокоэффективный твердотельный источник света, образованный полупроводниковым PN переходом, который может излучать свет со слабой электрической энергией. При определенном прямом смещении и токе инжекции отверстия, введенные в зону P, и электроны, введенные в зону N, находятся внутри. . Однако одним из основных препятствий для технологии литий-металлических батарей является появление неконтролируемых литиевых дендритов, что приводит к плохим возможностям зарядки и потенциальной угрозе безопасности. Светодиодный уличный фонарь - это своего рода высокоэффективный твердотельный источник света, образованный полупроводниковым PN переходом, который может излучать свет со слабой электрической энергией. При определенном прямом смещении и токе инжекции отверстия, введенные в зону P, и электроны, введенные в зону N, находятся внутри. .
Литиевые дендриты - это иглы, которые растут на поверхности металлического лития, когда литий используется в качестве отрицательного элемента или анода батареи. Это может вызвать вредные побочные реакции, снизить плотность энергии и даже вызвать короткое замыкание электродов, что приведет к пожару или взрыву.
Новое исследование, проведенное в Университете штата Аризона, показало, что использование трехмерного полидиметилсилоксанового слоя (PDMS) в качестве материала матрицы для металлического литиевого анода в батарее может эффективно ингибировать образование литиевых дендритов. Увеличьте срок службы батареи и уменьшите угрозу безопасности. Исследование было опубликовано в новом популярном журнале NatureEnergy 6 марта.
Ведущий исследователь статьи профессор Цзян Ханьцин сказал, что это открытие имеет важное значение для литий-ионных аккумуляторов, литий-воздушных аккумуляторов и других аккумуляторов с металлическими анодами. Потому что почти все металлы, используемые в качестве анодов батарей, образуют дендриты, такие как цинковые, натриевые и алюминиевые батареи.
Цзянханьцин сказал, что он и его команда пытаются решить проблему не с точки зрения материалов или электрохимии, а с точки зрения инженеров-механиков. Он сказал:": Известные исследования показывают, что крошечные оловянные иглы или усы олова (похожие на дендриты) выступают из поверхности металлического олова под воздействием напряжения. Поэтому мы исследовали причины роста дендритов лития по аналогии. -Стресс." Возможность"
В первом раунде исследований исследователи добавили слой гибкого PDMS к нижней части анода батареи и обнаружили, что рост дендритов лития был значительно уменьшен. Анализ исследователя&# 39 показывает, что накопленное напряжение в металлическом литиевом электроде снимается матрицей PDMS в виде морщинистой деформации, и эта тенденция уменьшения дендритов напрямую связана со снятием напряжения.
& quot; Это первый эксперимент, доказывающий, что остаточное напряжение играет ключевую роль в образовании дендритов лития," - сказал Цзян Ханьцин.
В дополнение к изучению механизма роста дендритов лития, команда Цзян Ханьцина' также дополнительно изучила, как использовать это явление (снятие напряжения для уменьшения роста дендритов) для продления срока службы литий-металлических батарей при сохранении более высокой энергии. плотность.
Метод, предложенный исследователями, состоит в том, чтобы превратить матрицу pdms в трехмерную структуру с множеством изогнутых поверхностей." Используя сахарный кубик с большим количеством мелких пор в качестве шаблона, pdms проникают в поры внутри сахарного кубика, чтобы сформировать непрерывную основу сети, а затем покрывают тонкий слой меди для проведения электронов. Эти поры заполнены металлическим литием. Цзянханьцин объяснил:" Как слой пористой губки, pdms может эффективно снижать давление и подавлять рост дендритов."
