New Elektrolit Rids Baterai dari hubungan arus pendek Serat

Dendrit – yang sangat kecil, pin-seperti benang yang menyebabkan baterai isi ulang untuk pendek keluar – membuat bahaya api dan dapat membatasi kapasitas baterai untuk daya sel canggih dan menyimpan vitalitas terbarukan untuk hari berangin.

Saat elektrolit lain untuk baterai lithium yang digambarkan dalam Nature Communications membunuh dendrit sementara tambahan memberdayakan baterai menjadi mendalam produktif dan menyampaikan banyak arus listrik. Baterai menggunakan pengaturan dendrit-menghambat lain belum memiliki kapasitas untuk menjaga kedua efisiensi tinggi dan kepadatan arus.

“Elektrolit baru kami membantu baterai lithium lebih dari 99 persen produktif dan memberdayakan mereka untuk menyampaikan saat ini lebih dari sepuluh kali lebih listrik setiap daerah dari kemajuan masa lalu,” kata fisikawan Ji-Guang “Jason” Zhang dari Departemen Energi Pacific Northwest National Laboratory . “Wahyu baru ini bisa menendang-mulai kemajuan baterai isi ulang canggih menarik dan berguna, misalnya, lithium-sulfur, lithium-udara dan lithium-logam baterai.”

Sebagian besar dari baterai isi ulang yang digunakan saat ini adalah baterai lithium-partikel, yang memiliki dua terminal: satu yang jelas diisi dan mengandung litium dan alternatif, negatif yang umumnya terbuat dari grafit. Power dibuat ketika elektron bergerak melalui kawat yang menghubungkan keduanya. Untuk mengontrol elektron, iotas lithium dibebankan tegas campuran dari satu anoda ke depan melalui cara alternatif: pengaturan elektrolit di mana katoda duduk. Pokoknya grafit memiliki vitalitas yang rendah menimbun batas, membatasi ukuran vitalitas baterai lithium-partikel dapat memberikan PDA dan kendaraan listrik.

Pada titik ketika baterai berbasis lithium rechargeable yang awalnya tumbuh di tahun 1970-an, analis dimanfaatkan lithium untuk terminal negatif, yang jika tidak disebut anoda. Lithium diangkat dengan alasan bahwa ia memiliki sepuluh kali lebih vitalitas penimbunan batas dari grafit. Masalah adalah, elektrolit lithium-menyampaikan menanggapi dengan anoda lithium. Hal ini membawa dendrit lithium kecil untuk mengembangkan dan mendorong baterai awal untuk semakin melemah.

Banyak telah berubah baterai isi ulang selama bertahun-tahun mencoba untuk menentukan masalah dendrit. Pada awal 1990-an, spesialis berubah menjadi bahan yang berbeda, misalnya, grafit untuk anoda. Semua lebih akhir-akhir ini, para peneliti telah juga menutupi anoda dengan lapisan defensif, sementara yang lain telah membuat zat elektrolit ditambahkan. Beberapa pengaturan dihapuskan dendrit, tambahan membawa baterai realistis dengan sedikit kekuasaan. Sistem yang berbeda hanya menghambat, namun tidak berhenti, pembangunan serat.

Saus misteri terkonsentrasi

Berpikir baterai lithium-partikel yang dapat diisi ulang saat ini dengan anoda grafit bisa dekat dengan batas vitalitas puncak mereka, PNNL mengambil alternatif memandang sebentar di rencana yang lebih mapan. Zhang dan kelompoknya tampak untuk membangun suatu elektrolit yang berfungsi mengagumkan dalam baterai lithium dengan anoda tinggi batas. Mereka mencatat orang lain memiliki beberapa prestasi dengan elektrolit dengan fiksasi garam tinggi dan memilih untuk memanfaatkan banyak bis lithium (fluorosulfonyl) garam imida mereka sedang mempertimbangkan. Untuk membuat elektrolit, mereka menambahkan garam ke disebut dimetoksietana larut.

Para ilmuwan membangun sel uji bundaran yang agak littler dari seperempat. Sel memanfaatkan elektrolit baru dan anoda lithium. Berbeda dengan mengembangkan dendrit, anoda ditambahkan ke sedikit, lapisan cukup lancar tombol-tombol lithium yang tidak menghalangi baterai.

Setelah 1.000 rehashed biaya dan melepaskan siklus, sel uji mengadakan 98,4 persen yang luar biasa vitalitas pengantar sementara menyampaikan 4 milliAmps arus listrik setiap sentimeter persegi wilayah. Mereka menemukan lebih kepadatan arus penting membawa efisiensi sekitar sedikit lebih rendah. Misalnya, ketebalan saat setinggi 10 milliAmps setiap sentimeter persegi, sel uji terus kemahiran lebih dari 97 persen. Terlebih lagi sel uji menyampaikan hanya 0,2 milliAmps setiap sentimeter persegi mencapai ke efektivitas 99,1 persen mencengangkan. Kebanyakan baterai dengan anoda lithium bekerja pada ketebalan saat 1 milliAmps setiap sentimeter persegi atau kurang dan gagal setelah di bawah 300 siklus.

Tanpa baterai anoda?

Kemahiran mencengangkan tinggi elektrolit baru juga bisa membuka pintu masuk untuk tanpa baterai anoda, Zhang mencatat. Anoda negatif dalam baterai saat ini benar-benar terdiri dari sedikit serpihan logam, misalnya, tembaga yang tercakup dalam bahan yang dinamis, misalnya, grafit atau lithium. Dasar logam tipis yang disebut pengumpul saat ini, karena mereka adalah apa yang membuat elektron mengalir untuk daya ponsel kita. Bahan dinamis telah diharapkan untuk menutup terminal mengingat fakta bahwa, dengan demikian, kebanyakan elektrolit telah boros dan terus melahap partikel lithium tengah operasi baterai. Dalam hal apapun elektrolit dengan produktivitas lebih dari 99 persen berarti ada kemampuan untuk membuat baterai yang hanya memiliki pengumpul arus negatif, tanpa bahan penutup yang dinamis, di sisi anoda.

“Tidak membutuhkan anoda bisa menurunkan biaya dan ukuran baterai isi ulang dan juga akan secara mendasar meningkatkan keamanan baterai tersebut,” kata Zhang.

Elektrolit perlu disempurnakan sebelum nya disiapkan untuk pemanfaatan standar, tetap. Zhang dan rekan-rekannya menilai zat tambahan yang berbeda untuk lebih meningkatkan elektrolit mereka sehingga baterai lithium memanfaatkan itu bisa mencapai produktivitas lebih dari 99,9 persen, tingkat yang diperlukan untuk penerimaan bisnis. Mereka juga memeriksa yang bahan katoda akan bekerja terbaik dalam campuran dengan elektrolit baru mereka.

Strategi untuk memecah eksekusi bahan baterai, analis termanfaatkan didorong, misalnya, mikroskop elektron pemeriksaan dan spektroskopi fotoelektron X-beam di EMSL, Laboratorium bahasa murah Ilmu Molekuler Lingkungan, Kantor DOE kantor klien nasional Sains di PNNL. Mereka juga melakukan reenactments unsur atom dengan bantuan dari Laboratorium Penelitian Angkatan Darat. Subsidi untuk tugas itu diberikan oleh Joint Center untuk Energi Storage Penelitian melalui Kantor DOE Scie

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s