Hvordan forlenge levetiden til litiumbatterier og forbedre sikkerheten?
Med den kontinuerlige veksten av markedet for digitale smartenheter og elektriske kjøretøyer, kan litiummetallbatterier sies å være en av de lovende teknologiene for energilagring med høy tetthet. LED-gatelampeprodusenter er en solid-state kald lyskilde, som har egenskapene miljøvern, ingen forurensning, lavt strømforbruk, høy lyseffektivitet og lang levetid. Derfor vil LED-gatelamper bli et godt valg for energibesparende transformasjon av veibelysning. LED gatelys er en slags høyeffektiv solid state lyskilde dannet av halvleder PN-kryss som kan avgi lys med svak elektrisk energi. Under en viss forspenning og injeksjonsstrøm er hullene som injiseres i P -sonen og elektronene som injiseres i N -sonen i Etter å ha blitt diffundert til det aktive området, sendes fotoner ut gjennom stråling rekombinasjon, som direkte konverterer elektrisk energi til lysenergi . Imidlertid er en av de viktigste hindringene for litiummetallbatteriteknologi fremveksten av ukontrollerbare litiumdendritter, noe som resulterer i dårlige ladeegenskaper og potensielle sikkerhetsfarer. LED gatelys er en slags høyeffektiv solid state lyskilde dannet av halvleder PN-kryss som kan avgi lys med svak elektrisk energi. Under en viss forspenning og injeksjonsstrøm er hullene som injiseres i P -sonen og elektronene som injiseres i N -sonen i Etter å ha blitt diffundert til det aktive området, sendes fotoner ut gjennom stråling rekombinasjon, som direkte konverterer elektrisk energi til lysenergi .
Litiumdendritter er nåler som vokser på overflaten av litiummetall når litium brukes som negativ eller anode til et batteri. Det kan forårsake skadelige sidereaksjoner, redusere energitettheten og til og med forårsake kortslutning av elektroder, forårsake brann eller eksplosjon.
En ny studie fra Arizona State University fant at bruk av et tredimensjonalt polydimetylsiloksanlag (PDMS) som matrisemateriale for litiummetallanoden i batteriet effektivt kan hemme dannelsen av litiumdendritter. Forleng batterilevetiden og reduser sikkerhetsrisikoen. Forskningen ble publisert i det nye toppjournalen NatureEnergy 6. mars.
Hovedforsker for papiret, professor Jiang Hanqing, sa at denne oppdagelsen har viktige implikasjoner for litiumionbatterier, litium-luftbatterier og andre metallanodebatterier. Fordi nesten alle metaller som brukes som batterianoder vil produsere dendritter, for eksempel sink-, natrium- og aluminiumbatterier.
Jianghanqing sa at han og teamet hans ikke prøver å løse problemet fra materialer eller elektrokjemi, men fra mekaniske ingeniørers perspektiv. Han sa:" Kjent forskning viser at bittesmå tinnåler eller tinnhår (ligner på dendritter) stikker opp fra overflaten av tinnmetall under stress. Derfor har vi studert årsakene til veksten av litiumdendritter analogt. -Understreke." Mulighet"
I den første forskningsrunden la forskerne til et lag med fleksibelt PDMS i bunnen av batterianoden og fant at veksten av litiumdendritter ble betydelig redusert. Forskerens&analyse viser at den akkumulerte spenningen i metalllitiumelektroden frigjøres av PDMS -matrisen i form av rynke deformasjon, og denne trenden med dendritreduksjon er direkte relatert til stressfrigjøringen.
& quot; Dette er det første eksperimentet som viser at restspenning spiller en nøkkelrolle i dannelsen av litiumdendritter," sa Jiang Hanqing.
I tillegg til å studere vekstmekanismen for litiumdendritter, studerte Jiang Hanqing' s team også videre hvordan man bruker dette fenomenet (stressfrigivelse for å redusere dendritvekst) for å forlenge levetiden til litiummetallbatterier samtidig som man opprettholder høyere energi tetthet.
Metoden som forskerne foreslår er å gjøre pdms-matrisen til en tredimensjonal struktur med flere buede overflater." Ved å bruke en sukkerterning med et stort antall små porer som mal, kommer pdms inn i porene inne i sukkerkuben for å danne en kontinuerlig nettverksbase, og deretter plater et tynt lag med kobber for å lede elektroner. Disse porene er fylt med metallisk litium. Jianghanqing forklarte:" Som porøst svampelag kan pdms effektivt redusere trykket og hemme veksten av dendritter."
