सामग्री में विकास और डिजाइन के बीस साल के बाद लिथियम-आयन बैटरियों प्रारंभिक 80Wh / किग्रा से ऊर्जा, वृद्धि अब 260Wh / किलो या एक से अधिक, एक महत्वपूर्ण प्रगति है, और में सुधार करने के लिए जारी है। उच्च निकल त्रिगुट सामग्री / सिलिकॉन कार्बन सामग्री एनोड सामग्री के साथ उच्च विशिष्ट ऊर्जा बैटरी की वर्तमान विकास की मुख्य दिशा, और एक बांधने की मशीन, एक प्रवाहकीय एजेंट, इलेक्ट्रोलाइट समाधान परिपक्व, 2020 300Wh / किग्रा विशिष्ट ऊर्जा उच्च में लागू समर्थन है अधिक कठिनाई के बिना काफी हद तक लक्ष्य। सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री अस्थायी उच्च विशिष्ट ऊर्जा बैटरी डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करने हालांकि, लेकिन उच्च विशिष्ट ऊर्जा बैटरी सिलिकॉन कार्बन सामग्री की नई पीढ़ी के 400Wh / kg की अगली पीढ़ी के लिए कुछ नहीं कर सकते।
कला, ली-एस, ली, और सभी ठोस राज्य ली धातु हवा बैटरी उच्च विशिष्ट ऊर्जा बैटरी अवतार की सबसे अधिक संभावना अगली पीढ़ी है की वर्तमान स्थिति को देखते हुए, बिना किसी अपवाद के से, इन बैटरियों धातु ली धातु ली की नकारात्मक इलेक्ट्रोड को लागू किया जाएगा 3800mAh / जी की सैद्धांतिक नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता, और उत्कृष्ट इलेक्ट्रॉन चालकता है, एक बहुत ही वांछनीय एनोड सामग्री है, लेकिन ली धातु एनोड जब एक माध्यमिक बैटरी में इस्तेमाल एक गंभीर समस्या का सामना करना पड़ा है - ली धातु लाठी क्रिस्टल धातु ली डेन्ड्राइट केवल ली की हानि, गंभीर मामलों में भी आंतरिक शॉर्ट सर्किट पैदा कर सकता है गंभीर सुरक्षा समस्याओं के प्रमुख कारण नहीं दिखाई देते हैं। इसलिए ज्यादातर विद्वानों के विकास ली डेन्ड्राइट विकास को दबा सकती में प्रयास के एक बहुत डाल दिया है प्रौद्योगिकी, उदाहरण के लिए, हम सूचित किया है "सिंघुआ विश्वविद्यालय: ली प्रेरित डेन्ड्राइट विकास उन्मुखीकरण, धातु लिथियम एनोड संकल्प सुरक्षा के मुद्दों" सूचना Peichao Zou सिंघुआ विश्वविद्यालय पर एक लेख में और ली डेन्ड्राइट विकास दिशा उत्प्रेरण के माध्यम से अन्य लोगों, ली से बचने के लिए डेन्ड्राइट पियर्स झिल्ली, इतनी के रूप में आंतरिक शॉर्ट सर्किट से बचने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए। इसके अलावा, हम अभी भी कर रहे हैं "लिथियम धातु एनोड अवसरों और चुनौतियों," ली धातु डेन्ड्राइट की वर्तमान दमन पर एक लेख व्यापक समीक्षा की वृद्धि का मतलब है, आप मूल देखने के लिए लिंक क्लिक कर सकते हैं।
डेन्ड्राइट धातुकर्म उद्योग में एक अपेक्षाकृत आम घटना है, उदाहरण के लिए, उत्पादन में डेन्ड्राइट इलेक्ट्रोलाइट Cu और Zn में कोई समस्या हो सकती है, खासकर हाल के वर्षों में अनुसंधान अपेक्षाकृत गर्म परिवेश के तापमान आयनिक तरल इलेक्ट्रोलाइट भी वृक्ष के समान अल है समस्याओं से आक्रांत। डेन्ड्राइट स्थानीय ध्रुवीकरण की जड़ है कि में उठता है, असमान मौजूदा वितरण में जिसके परिणामस्वरूप, ली डेन्ड्राइट माध्यमिक बैटरी के अंदर उत्पन्न होता है एक ही कारण है, इस प्रकार ली के विकास में बाधा डेन्ड्राइट कुंजी कैसे स्थानीय ध्रुवीकरण को कम करना है उदाहरण के लिए, रिपोर्ट वास्तविकता रेडोक्स संभावित क्षार धातु तत्व इस तरह के सी + और Rb +, आदि के रूप में इलेक्ट्रोलाइट, में ली + की तुलना में थोड़ा कम की एक छोटी राशि में काफी ली डेन्ड्राइट, अपने तंत्र के विकास को बाधित कर सकते हैं के रूप में ली शाखाओं में दिखाया गया है, स्थानीय क्रिस्टल उत्पन्न होती है जब वर्तमान घनत्व बढ़ जाती है, सी + और बंद हो जाएगा Rb + आकर्षित किया, लेकिन जब से दोनों धातु आयन कमी संभावित अपेक्षाकृत कम है, और इस तरह बयान नहीं होती है, कटियन ली डेन्ड्राइट सतह का संचय होगा ली + प्रतिकर्षण पैदा करने, जिससे ली डेन्ड्राइट के विकास में बाधा।
हाल ही में एरिजोना राज्य विश्वविद्यालय, शेन्ज़ेन विश्वविद्यालय और हुनान विश्वविद्यालय Hanqing जियांग एट अल पाया धातु ली के द्रुमाश्मों के विकास पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है कि यांत्रिक तनाव, ली लचीला सब्सट्रेट के विधि ली धातु बयान के दौरान उत्पन्न द्वारा जमा किया जाता है तनाव की रिहाई, प्रभावी रूप से ली डेंड्राइट्स के विकास को रोकती है।
Hanqing जियांग लचीला सब्सट्रेट तैयार किया गया है दिखाया गया है, और मुख्य रूप से एक लचीला सब्सट्रेट (polydimethylsiloxane PDMS) ली से बना ऊपर सब्सट्रेट पर जमा की पतली तांबे पन्नी परत से बना है, उत्पन्न तनाव तांबे पैदा कर सकता है उद्देश्य पन्नी झुर्रियां, इतनी के रूप में तनाव की रिहाई प्राप्त करने के लिए, (के रूप में अंजीर। एक और बी में दिखाया गया है) करता है, तो एक कठोर सब्सट्रेट, तनाव जारी नहीं किया जा सकता है जबकि, ली डेन्ड्राइट की पीढ़ी में जिसके परिणामस्वरूप (ग नीचे दिखाया गया है)।
नीचे Hanqing जियांग बटन बैटरी चार्ज करने की प्रक्रिया का उपयोग पता चलता है, अलग-अलग मोटाई की घटना की वजह से ली झुर्रियों (200, 400 और 800 एनएम) लचीला सब्सट्रेट के पर जमा किया जाता है, हम पहली बार एक तांबे पन्नी सब्सट्रेट -1 डी दिखा आंकड़ा से देख सकते हैं शिकन घटना है, बयान समय के रूप में बढ़ जाती है ली पन्नी प्रदर्शन झुर्रियाँ 2 डी, इस घटना भी परिकल्पना ली तनाव की पुष्टि करेगा बयान प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होता है। हम भी धातु pleats एक लचीला सब्सट्रेट पर प्रदर्शित होने के तरंगदैर्ध्य के साथ ध्यान दें ली बयान राशि कोई फर्क नहीं पड़ता है, लेकिन बारीकी से 200nm, 400nm और 800nm तरंग दैर्ध्य नालीदार पन्नी के लिए तांबे पन्नी की मोटाई से संबंधित है, 25um, 50um और 100um थे।
निम्न चित्र से पता चलता ली बयान प्रक्रिया कठिन सब्सट्रेट और लचीला सब्सट्रेट हार्ड सब्सट्रेट (कम पैनल क) पहले से ही दिखाई दिया और अधिक अनुमानों, ली बहुत ही असमान बयान पर जमा 5min के बाद देखा जा सकता है। एक लचीला सब्सट्रेट पर जमा एक धातु ली अपेक्षाकृत वर्दी, कोई तेज उभार। IH बयान के बाद, हार्ड सब्सट्रेट पर अलग व्यास तेज ली डेन्ड्राइट का एक बहुत किया गया है है (अंजीर सी कम), और लचीला एक सब्सट्रेट पर ली धातु परत बहुत वर्दी, ली डेन्ड्राइट नहीं देखा गया (घ के तहत अंजीर) है। 100 चक्र के बाद, हार्ड सब्सट्रेट एक धातु ली डेन्ड्राइट, और ली लचीला सब्सट्रेट पर के साथ कवर किया गया है अपेक्षाकृत बनी हुई है स्तर। यह इंगित करता है कि लचीला सब्सट्रेट के तनाव छूट की व्यवस्था अच्छी तरह से ली डेन्ड्राइट के विकास को बाधित कर सकते हैं।
Hanqing जियांग ली डेन्ड्राइट विकास ली बयान के दौरान उत्पन्न तनाव को दूर करने के लिए माना जाता है, लेकिन सिद्धांत संबंधी डेटा के लिए समर्थन की कमी, ली डेन्ड्राइट विकास की Hanqing जियांग स्थापित मॉडल विश्लेषण किया जाता है तो। कुछ मॉडल में बीज ली डेन्ड्राइट विकास को प्रभावित करने महत्वपूर्ण कारकों, एक प्रथम तनाव ली बयान प्रक्रिया में उत्पादन किया जाता है, जिसका मुख्य कारण ली, ली क्रिस्टल सीमाओं को गैर-संतुलन राज्य की सतह में एम्बेडेड है इस प्रकार तनाव में जिसके परिणामस्वरूप (लगभग 100 एमपीए)। सतह ली से तनाव को रोका जा सकता पर गठित एसईआई फिल्म के बाद ली धातु क्रीप की सतह के माध्यम से जारी किया जाएगा। तीसरे एक विमान दोष धातु ली में मौजूद, ली धातु डेन्ड्राइट के विकास को बढ़ावा देगा।
मॉडल में, क्योंकि अनाज सीमाओं पर उत्पन्न तनाव ली यहाँ ली, ली की रासायनिक संभावित बदल औसत अवधि यहाँ ली बयान दर की तुलना में बयान दर अधिक पैदा कर ली डेन्ड्राइट वृद्धि है (जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। सी) , गणना कि ली की वृद्धि दर एक कठिन सब्सट्रेट 8.4-9.8nm / s, बहुत अधिक विकास ली चढ़ाना परत का एक लचीला सब्सट्रेट और केवल 0.3nm / s ली डेन्ड्राइट विकास दर पर दर पर डेन्ड्राइट दिखाने है, जो ली भी धीमी चढ़ाना की विकास दर से भी बेहतर है, ली डेन्ड्राइट स्वाभाविक रूप से नहीं होती है, लचीला सब्सट्रेट तनाव जारी करके ली डेन्ड्राइट बाधा अच्छा विकास दिखा सकते हैं।
आगे लचीला सब्सट्रेट के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए, Hanqing जियांग लचीला 3 डी संरचना एक कलेक्टर (नीचे दिखाया गया है) होने के लिए तैयार किया गया था, वर्तमान कलेक्टर 3 डी संरचना को प्रभावी ढंग से इलेक्ट्रोड सतह की वर्तमान घनत्व कम कर सकते हैं, ली धातु इलेक्ट्रोड सतह की मोटाई कम करने, इस प्रकार बेहतर, डेन्ड्राइट ली के विकास को रोकना बैटरी के चक्र के प्रदर्शन में सुधार करने में सक्षम।
Hanqing जियांग तुलना विद्युत प्रदर्शन 3 डी लचीला वर्तमान कलेक्टर, एक तांबे पन्नी और फोम (नीचे के रूप में दिखाया गया है), ग्राफ ख, ग और घ में क्रमश: तीन कलेक्टर 1mA / सेमी 2, 2mA / सेमी 2 और 3mA में 1 घंटे के लिए एक मौजूदा घनत्व / सेमी 2 पर चार्ज और फिर पिछले चक्र 3 डी लचीला कलेक्टर में लचीला कलेक्टर 3D काफी 1mA / सेमी 2 के एक वर्तमान घनत्व में चक्र प्रदर्शन में सुधार किया गया है की 1V चक्र विशेषताओं घटता, और 200 के लिए छुट्टी दे दी 98% की Coulombic दक्षता, जबकि फोम पन्नी और सामने देखा गया कूलम्ब दक्षता में तांबे पन्नी 90 ही के बारे में 90% और 95% है, तो बहुत अस्थिर हो गए।
आदेश में एक पूर्ण बैटरी कैथोड की तैयारी, और बैटरी परीक्षण के लिए LiFePO4 (कोटिंग घनत्व 1mAh / सेमी 2) के लिए एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड वर्तमान कलेक्टर 3 डी फ्लेक्स का लचीला कलेक्टर 3 डी, HanqingJiang पूर्व लिथियम (2mAh / सेमी 2) की व्यावहारिकता सत्यापित करने के लिए विद्युत रासायनिक गुण (नीचे के रूप में दिखाया गया है), 1C आवर्धन, 85.6% की वर्तमान कलेक्टर की लचीला 3 डी क्षमता प्रतिधारण दर से 100 चक्र, जबकि तांबा पन्नी के उपयोग के रूप नकारात्मक इलेक्ट्रोड वर्तमान कलेक्टर बैटरी की क्षमता प्रतिधारण दर 55.3% थी है, जबकि एक तांबे पन्नी नकारात्मक इलेक्ट्रोड बैटरी की क्षमता प्रतिधारण दर की वर्तमान कलेक्टर के रूप में फोम का उपयोग 34.4% था
Hanqing जियांग एट अल काम हम समझते हैं तनाव ली बयान के दौरान उत्पन्न एक महत्वपूर्ण कारक कलेक्टर pleats के माध्यम से ली डेन्ड्राइट पीढ़ी और विकास, वर्तमान कलेक्टर, रिहाई प्रक्रिया ली धातु बयान के रूप में लचीला सब्सट्रेट का उपयोग, के लिए अग्रणी है उत्पन्न तनाव में अच्छी तरह से दबा दिया जा सकता है ली डेन्ड्राइट विकास, बैटरी ली धातु, जो धातु लिथियम बैटरी के विकास के लिए बहुत महत्वपूर्ण है के चक्र के प्रदर्शन में सुधार। बैटरी अब ऊर्जा घनत्व और चक्र प्रदर्शन में आगे की जरूरत है बैटरी की उपयोगिता में सुधार लाने के लिए उठाएं।
