Pagrindinis veiksnys siekiant pašalinti dendrito kaupimąsi ličio{0}}jonų akumuliatoriaus anoduose -, naudojant savaiminį-kaitimo efektą akumuliatoriaus viduje
Įkraunamos ličio{0}}jonų baterijos yra pagrindinė buitinėje elektronikoje naudojama baterija, kuri vis dažniau tampa elektra varomų transporto priemonių ir elektros energijos kaupimo tinkle akumuliatoriais. Teigiamas elektrodas (katodas) yra ličio metalo oksidas, o neigiamas elektrodas (anodas) yra grafitas. Tačiau mokslininkai neatsisakė didesnio energijos tankio ličio metalo baterijų ir nenuilstamai bando rasti išeitį galingesnėms ličio metalo baterijoms.
Researchers at the Rensselaer Polytechnic Institute have now found a way to use the thermal energy inside the battery to diffuse dendrites into a smooth layer, or as study leader Nikhil Koratkar, a professor in the Department of Materials Science and Engineering, says, dendrites can "Repair in place" through the self-heating effect of the battery, the paper was published in the journal "Science".
Baterija iš esmės sudaryta iš katodo, anodo, elektrolito ir separatoriaus. Atskyriklis yra tarp dviejų elektrodų, kad būtų išvengta akumuliatoriaus trumpojo jungimo{0}} dėl sąlyčio vienas su kitu. Be to, separatoriaus poros, užpildytos elektrolitu, yra jonai (įkrauti atomai) tarp elektrodų. kanalo, kuo daugiau elektrolito sugeria separatorius, tuo didesnis jonų laidumas.
Išsikrovus akumuliatoriui, ant anodo esantys teigiamai įkrauti ličio jonai perkeliami į katodą, kad būtų generuojama elektra; Kai akumuliatorius įkraunamas, ličio jonai iš katodo teka atgal į anodą, o akumuliatorius, kurio anodas yra ličio metalas, yra linkęs į ličio metalą kaip anodą pakartotinio įkrovimo ir iškrovimo proceso metu. Netolygiai nusėdusios, kad susidarytų dendritai, šios sudėtingos sankaupos ilgainiui gali prasiskverbti pro separatorių ir pasiekti katodą, sutrumpinti elementą ir sukelti sprogimo gaisro pavojų.
Naudoti grafitą kaip anodą, kuris leidžia išvengti ličio dendrito problemos, šiuo metu yra geriausias akumuliatoriaus pasirinkimas, tačiau netrukus jie gali nebepajėgti patenkinti saugojimo talpos poreikių.
To make lithium metal batteries thrive, the researchers' proposed solution is to use the battery's internal resistive heating to eliminate dendrite buildup. Resistive heating (also known as Joule heating) is a process in which a metallic material resists an electric current and thus generates heat. This "self-heating" effect can occur through the process of charging and discharging.
Therefore, the researchers enhanced the self-heating effect by increasing the current density (charge-discharge rate) of the battery, and found that this process can allow the dendrites to diffuse evenly and smoothly to achieve a "healing" effect. The same results were also obtained in the lithium-sulfur battery experiment. Therefore, when the battery is not in use, the "self-healing" effect of the battery can be achieved by charging and discharging at a high rate for several cycles.
Tyrimas skamba daug žadančiai. Įkrovimas įkrovimu gali atjauninti akumuliatorių, užkirsti kelią trumpiesiems jungimams dėl dendritų ir užtikrinti, kad akumuliatorius būtų saugesnis ir turi didelį energijos tankį, tačiau ar tai neleidžia akumuliatoriui greitai irti? Galbūt komandai reikės tolesnių tyrimų.
