सिंघुआ विश्वविद्यालय: ली प्रेरित डेन्ड्राइट विकास उन्मुखीकरण | लिथियम धातु एनोड संकल्प सुरक्षा के मुद्दों!

इलेक्ट्रिक कार उद्योग में, उत्तेजना का तेजी से विकास, लिथियम आयन बैटरी ने भी इस वर्ष महत्वपूर्ण प्रगति की है, विशेष रूप से सभी बिजली बैटरी निर्माताओं की ऊर्जा घनत्व में 2017 में, सभी बंदों का सहारा लिया है, जिसमें एटीएल, गौक्सान टेक और बल शामिल हैं पावर बैटरी निर्माताओं सहित ईश्वर ने 300Wh / kg उच्च विशिष्ट ऊर्जा बैटरी का उच्च ऊर्जा घनत्व पेश किया है। वर्तमान में, प्रमुख बिजली बैटरी निर्माताओं मुख्य रूप से उच्च निकल टर्नेरी सामग्री + सिलिकॉन कार्बन एनोड सामग्री के दृष्टिकोण, जो इस स्तर पर सबसे अधिक व्यवहार्य उच्च-ऊर्जा बैटरी डिजाइन है, लेकिन 350 वा / किग्रा या 400W / किग्रा के लिए लिथियम आयन बैटरी ऊर्जा घनत्व को और बेहतर बनाने के लिए, यह प्रणाली वर्तमान से आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं होगी देखने के तकनीकी विकास, धातु ली कैथोड बैटरी उच्च विशिष्ट ऊर्जा बैटरी की सबसे आशाजनक अगली पीढ़ी है।

अगर केवल विद्युत प्रदर्शन की दृष्टि से, ली धातु एनोड शायद दुनिया के सबसे एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में उपयुक्त है, यह कम क्षमता (-3.04V बनाम सामान्य हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड) और एक उच्च क्षमता दोहरा अवसर की (3860mAh / छ) है, वास्तविक धातु लिथियम पहले बाजार के लिए ली / MO2 माध्यमिक बैटरी की कनाडा के Moli enegry ली धातु एनोड के शुभारंभ पर, लिथियम आयन बैटरी एनोड सामग्री में प्रयोग किया जाता है पिछली सदी के 80 के दशक, लेकिन यह 1989 में है कि बहुत दुर्भाग्यपूर्ण है लिथियम माध्यमिक बैटरी आग विस्फोट हुआ, जिससे बैटरी एक वैश्विक स्तर पर एक बड़े क्षेत्र याद है, इस संक्षिप्त से वैश्विक बैटरी बाजार पर हावी, कंपनी ने अपने घुटनों, अंत में जापान की NEC निगम। एनईसी कंपनी द्वारा अधिग्रहीत करने के लिए लाया विशाल मानव और भौतिक संसाधनों का निवेश किया है, ध्यान से बैटरी की हजारों की जांच की, अन्वेषण के कई वर्षों के बाद, और अंत में अपराधी लिथियम माध्यमिक बैटरी के एक विस्फोट के लिए अग्रणी पाया - लिथियम डेन्ड्राइट परिषद समस्या की कुंजी पाया है, लेकिन यह परिषद एक अथाह गड्ढे में गिर गई, कोई बात नहीं की अनुमति देता है कैसे प्रक्रिया में सुधार करने को समाप्त नहीं कर सकते हैं ली डेन्ड्राइट। जापान की सोनी बल्कि एक और तरीका है, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड का एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में ग्रेफाइट का उपयोग करते हैं, से बचने के लिए दिखाई धातु लिथियम, धातु ली भी पूरी तरह से डेन्ड्राइट की समस्या को खत्म करने, लिथियम आयन बैटरी से सभी तरह से चल रहा है, काले घोड़े रासायनिक ऊर्जा भंडारण बैटरी, लिथियम धातु माध्यमिक बैटरी, लेकिन इस गिरावट के नीचे हो रहा है।

21 वीं सदी में ठोस इलेक्ट्रोलाइट के विकास हमें आशा की ली धातु एनोड को देखने के लिए, इस समय धातु लिथियम एनोड पढ़ाई की शुरुआत से की अनुमति देता है भी धीरे-धीरे तेज ट्रैक है। हाल ही में, सिंघुआ विश्वविद्यालय Peichao Zou एट अल 'जब से हम पूरी तरह से टाल नहीं सकते ली लिथियम डेन्ड्राइट की धातु डेन्ड्राइट विकास, पट क्यों टाला नहीं बेध विकास दिशा उत्प्रेरण के माध्यम से? ',, सेलुलर संरचना की एक बड़ी संख्या होने के बारे में सोचा Peichao Zou तांबे पन्नी के इस पंक्ति पर विकसित क्रम प्रेरण ली डेन्ड्राइट प्राप्त करने के लिए डायाफ्राम, जिससे नकारात्मक इलेक्ट्रोड ली डेन्ड्राइट विकास के मामले में अभी भी लिथियम आयन बैटरी की सुरक्षा की एक बड़ी संख्या प्रदान करने के लिए समानांतर दिशा-साथ विकास।

उपर्युक्त झरझरा तांबे पन्नी की तैयारी के रूप में ऊपर दिखाए गए, थर्मल लेमिनेशन, लेजर उत्कीर्णन, और जैसे क्षार एचिंग की प्रक्रिया सहित, गर्म लेमिनेशन तो आगे और प्रत्येक पीआई के पीछे के बाद तांबे पन्नी, एक Polyimide फिल्म के साथ कवर किया जाता है एक सैंडविच संरचना पीआई परत में लेजर उत्कीर्णन नियमित रूप से व्यवस्थित micropores के बाद का गठन फार्म, क्षारीय एचिंग की प्रक्रिया, लाइ micropores तांबा पन्नी पर इसी छेद का निर्माण करने के नक़्क़ाशी द्वारा तांबा पन्नी। प्रयोग , Peichao Zou संरचना का चयन किया पीआई 150um 45um ध्यान में लीन होना व्यास परत, ताकना तांबा पन्नी परत है, यानी तांबा पन्नी के पेट संरचना में एक छोटे से खोलने एक लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड प्राप्त करने के लिए के बाद जलाशय पूरी तरह से पन्नी PeichaoZou भीतर micropores की मात्रा के आधार पर गणना की जाती है क्षमता अप 4.1mAh / सेमी 2, आगे अगर तांबे पन्नी की मोटाई, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सबसे परिदृश्यों में जरूरतों को पूरा करने की क्षमता को बढ़ाने के लिए जारी रख सकते हैं वृद्धि हुई है।

कार्य झरझरा तांबा पन्नी और Peichao Zou पी Cu की साधारण ई-Cu पन्नी तैयार के सिद्धांत के रूप ऊपर दिखाए गए, हम नोट कर सकते हैं कि साधारण धातु ली पन्नी के बयान काम पर तांबे पन्नी की सतह पर सीधे होते हैं, और इसलिए ली का व्यास विकास दिशा तांबा पन्नी और विभाजक करने के लिए खड़ा एक दिशा, समस्याओं को आसानी से ली व्यास घटित pierceable पट है, लेकिन ई-Cu, ली धातु pores होता है, इसलिए ली डेन्ड्राइट विकास दिशा प्राकृतिक की भीतरी दीवार में जमा हो जाएगा यह, तांबा पन्नी और विभाजक के समानांतर दिशा बन हालांकि यह ली बयान के दौरान ली डेन्ड्राइट की बड़ी मात्रा में उत्पादन होगा, लेकिन बैटरी की सुरक्षा को प्रभावित नहीं करेगा।

नीचे के बाद प्रत्येक 0.5mAh / सेमी 2 (क तहत अंजीर, घ), 1 mAh / सेमी 2 (ख के तहत अंजीर, ई) और 2mAh / सेमी 2 से पता चलता (ग के तहत अंजीर, च) ई-Cu, ई पर जमा लिथियम Cu सतह स्थलाकृति, यह आंकड़ा, धातु लिथियम filamentous जमा उभरा से उल्लेख किया जा सकता है, लेकिन सभी धातु ली झरझरा तांबे पन्नी के भीतर जमा किया जाता है के हैं, कोई ली microporous परत पीआई से विस्तार डेन्ड्राइट आउट, जो आंतरिक शॉर्ट सर्किट के जोखिम को कम करता है, ताकि बैटरी की सुरक्षा सुनिश्चित हो सके।

निम्न चित्र साधारण तांबे पन्नी और ई-Cu कोशिका चक्र Coulombic दक्षता वक्र का उपयोग से पता चलता है, हम, वक्र से नोट कर सकते हैं कई ई-Cu ली बयान राशि में, एक बहुत अच्छा Coulombic दक्षता का प्रदर्शन किया है, जबकि साधारण तांबे पन्नी न केवल नियंत्रण समूह में ई-Cu की कि Coulombic दक्षता से काफी कम था, और एक लिथियम इलेक्ट्रोड 1.0 की राशि में जमा किया जाता है और 2.0mAh / सेमी 2 अधिक शॉर्ट सर्किट घटना होती है।

निम्नलिखित आंकड़े ई-Cu + ली और पूर्ण सेल के साथ पी-Cu + ली LFP सामग्री की चक्रीय वक्र 250 चक्र के बाद 1C दर पर ई-Cu बैटरी का उपयोग कर देखा जा सकता है, यह अभी भी Coulombic पागल को प्राप्त करने में सक्षम है 99.5% निर्वहन क्षमता पर पहुंच 131.1mAh / जी, जबकि नियंत्रण समूह साधारण तांबे पन्नी का उपयोग कर, 250 चक्र 1C, केवल 58.6% की Coulombic दक्षता के बाद, झरझरा एनोड पन्नी का एक अच्छा चक्र संपत्ति का संकेत है।

Peichao Zou यह काम विभिन्न उपाय कर रही ली डेन्ड्राइट के विकास को रोकने के लिए करने के लिए सुरक्षा और चक्र जीवन मुद्दों को संबोधित अलावा में ली धातु एनोड को देखने के लिए हमें की अनुमति देता है, लेकिन यह भी उत्प्रेरण ली डेन्ड्राइट विकास दिशा के माध्यम से हल किया जा सकता सुरक्षा समस्याओं के कारण। Peichao Zou microporous तांबा पन्नी नकारात्मक इलेक्ट्रोड, नियंत्रण डायाफ्राम और एक तांबे पन्नी के समानांतर दिशा में ली डेन्ड्राइट विकास दिशा की सफलता का विकास किया, ली डेन्ड्राइट पट, जो बहुत बेहतर बनाता है प्रवेश से बचा जाता है बैटरी सुरक्षा और चक्र जीवन, माध्यमिक बैटरी विकास की ली धातु एनोड के भविष्य के लिए एक नया तरीका प्रदान करते हैं।