UC San Diego
2022-303-7
Skupina znanstvenikov in kemikov za materiale je določila ustrezen tlak, ki naj bi bil znotraj litijeve kovinske baterije ali LMB med delovanjem, da bi dosegli optimalno delovanje.
Ekipa, ki vključuje raziskovalce s kalifornijske univerze v San Diegu, državne univerze v Michiganu, nacionalnega laboratorija Idaho in raziskovalnega in razvojnega centra General Motors, predstavlja svoje ugotovitve v oktobrski številki Nature Energy.
Končni cilj dela polja raziskav in razvoja baterij je uporaba litija kot zamenjavo za grafit za baterijske anode; te litij-kovinske baterije (LMB) imajo potencial, da podvojijo zmogljivosti najboljših litij-ionskih tehnologij današnjega časa. Na primer električna vozila z litijevo-kovinsko baterijo bi imela za isto maso baterije dvakrat večji doseg kot vozila na litij-ionsko baterijo.
Kljub prednosti pred litij-ionskimi baterijami, se LMB zaradi svoje kratke življenjske dobe in potencialnih nevarnosti, zlasti kratkih stikov, ki jih povzroča rast litijevega dendrita, ne štejejo za izvedljivo možnost za pogon električnih vozil ali elektronike. Raziskovalci in tehnologi so opazili, da če LMB -je izpostavijo tlaku med cikliranjem baterije, povečajo njeno zmogljivost in stabilnost, kar pomaga pri reševanju tega izziva življenjske dobe. Toda razlogi za to niso bili popolnoma razumljeni.
“Nismo samo odgovorili na to znanstveno vprašanje, temveč smo tudi opredelili optimalni tlak,” je povedala Shirley Meng, profesorica na oddelku za nanotehniko UC San Diego in višja avtorica prispevka. “Predlagali smo tudi nove protokole testiranja za največjo zmogljivost LMB.”
V študiji Nature Energy so raziskovalci uporabili več tehnik karakterizacije in slikanja za proučevanje morfologije LMB in količinsko opredelitev zmogljivosti, ko so bile baterije izpostavljene različnim tlakom.
Ugotovili so, da višje ravni tlaka prisilijo litijeve delce, da se razporedijo v čiste stolpce brez vmesnih poroznih prostorov. Potreben tlak za dosego tega rezultata je 350 kPascal (približno 3,5 atm). V nasprotju s tem so baterije, ki so izpostavljene nižjemu tlaku, porozne in litijeve delce neurejeno odlagajo, kar pušča prostor za rast dendritov.
Raziskovalci so tudi pokazali, da postopek ne vpliva na strukturo medfaznih trdnih elektrolitov (SEI) elektrolitov baterij. Ugotovitve raziskovalcev so bile potrjene v raziskovalnem in razvojnem centru General Motors v Michiganu.
Povzeto po:
https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/Meng_NatureEnergy_Oct2021
