Литиевые металлические анодные батареи имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем графитовые аноды, но они также не смогли их коммерциализировать из-за серьезных проблем с дендритом. Однако ученые теперь обнаружили, что их можно циклировать при высоких плотностях тока. Разряд усиливает эффект самонагрева батареи. Это действие может даже «вылечить» дендритную структуру литиевой батареи.
Аккумуляторные литиево-ионные батареи являются основными приложениями для потребительских электронных продуктов и все чаще становятся альтернативой для электромобилей и приложений для хранения энергии в сетях. Положительный (катод) - это оксид лития, а отрицательный (анод) - графит. Не отказался от более высокой плотности металлических батарей лития, неустанно пытаясь найти выход для более мощных литиевых металлических батарей.
Исследователи из Политехнического института Rensselaer в Соединенных Штатах теперь нашли способ использовать внутреннюю теплоту клетки для диффузии дендритов в гладкий слой, или, как сказал профессор материаловедения и техники Никхил Кораткар во главе исследования. Дендриты могут быть отремонтированы in situ с помощью эффекта самонагрева батареи. Статья опубликована в журнале Science.
Мы знаем, что батарея состоит в основном из катода, анода, электролита и сепаратора. Сепаратор расположен между двумя электродами, чтобы предотвратить их контактирование друг с другом для короткого замыкания батареи. Кроме того, поры сепаратора, заполненные электролитом, представляют собой ионы (заряженные атомы), которые перемещаются к электродам. Между каналами, чем больше электролит поглощает сепаратор, тем выше ионная проводимость.
Когда аккумулятор разряжается, положительно заряженные ионы лития на аноде передаются на катод для выработки электричества, а когда заряжается аккумулятор, ионы лития поступают с катода обратно на анод, а литиевый металлический анод используется в процессе повторной зарядки и разрядки, а анодная поверхность легко подвергается воздействию лития. Неравномерные отложения образуют дендриты, и эти тернистые отложения в конечном итоге проникают в сепаратор и вступают в контакт с катодом, вызывая короткое замыкание батареи, вызывая риск возникновения взрывного огня.
Использование графита в качестве анода позволяет избежать проблемы с литиевым дендритом и в настоящее время является лучшим вариантом батареи, но в скором времени они могут не справиться с требованиями к емкости.
Чтобы сделать литиевые металлические батареи процветающими, исследователи предложили решение, которое использует внутренний резистивный нагрев батареи (резистивный нагрев) для устранения накопления дендрита. Сопротивление нагревания (также известное как джоулево нагревание) - это металлический материал, который противостоит текущему потоку. Поэтому процесс выработки тепла, это «самонагревающийся» эффект может происходить в процессе заряда-разряда.
Затем исследователи увеличили плотность тока (скорость зарядки разряда) батареи, чтобы увеличить эффект самонагрева. Было обнаружено, что этот процесс позволяет равномерно и равномерно распределять дендрит, достигая эффекта «излечения». Те же результаты были получены в экспериментах с литиево-серной батареей. Когда аккумулятор не используется, он может добиться эффекта самовосстановления батареи, совершив несколько циклов высокоскоростного заряда и разряда.
Исследования, похоже, имеют очень многообещающую перспективу: зарядка нагнетания может омолаживать аккумулятор, предотвращать короткое замыкание, вызванное дендритами, обеспечивать более безопасную батарею и иметь высокую плотность энергии, но это предотвращает быстрое ухудшение емкости аккумулятора? Может понадобиться для дальнейшего изучения команды. а.
