Да ли ће течни кристали као електролити у литијум-јонским батеријама омогућити стварање стабилних литијум металних ћелија?

Занимљива студија Универзитета Царнегие Меллон. Научници су предложили коришћење течних кристала у литијум-јонским ћелијама како би се повећала њихова густина енергије, стабилност и капацитет пуњења. Радови још нису одмакли, па ћемо на њихов завршетак – ако је икако могуће – чекати најмање пет година.

Течни кристали су револуционирали екране, сада могу помоћи батеријама

Преглед садржаја

• Течни кристали су револуционирали екране, сада могу помоћи батеријама
  • Течни кристали као трик за добијање течног-чврстог електролита

Укратко: произвођачи литијум-јонских ћелија тренутно настоје да повећају густину енергије ћелија уз одржавање или побољшање перформанси ћелија, укључујући, на пример, побољшање стабилности при већим снагама пуњења. Идеја је да се батерије учине лакшим, сигурнијим и бржим за пуњење. Помало као троугао брзо-јефтино-добро.

Један од начина да се значајно повећа специфична енергија ћелија (за 1,5-3 пута) је употреба анода од литијум метала (Ли-метал).... Не угљеник или силицијум, као раније, већ литијум, елемент који је директно одговоран за капацитет ћелије. Проблем је што овај аранжман брзо развија литијум дендрите, металне избочине које временом спајају две електроде, оштећујући их.

Течни кристали као трик за добијање течног-чврстог електролита

Тренутно се ради на паковању анода у различите материјале како би се формирала спољашња шкољка која омогућава проток литијум јона, али не дозвољава раст чврстих структура. Потенцијално решење проблема је и употреба чврстог електролита – зида кроз који дендрити не могу да продру.

Научници са Универзитета Царнегие Меллон имали су другачији приступ: желе да остану са провереним течним електролитима, али на бази течних кристала. Течни кристали су структуре које се налазе на пола пута између течности и кристала, односно чврсте материје са уређеном структуром. Течни кристали су течни, али су њихови молекули високо уређени (извор).

На молекуларном нивоу, структура електролита течног кристала је само кристална структура и на тај начин блокира раст дендрита. Ипак, и даље имамо посла са течношћу, односно фазом која омогућава јонима да протиче између електрода. Раст дендрита је блокиран, оптерећења морају тећи.

Ово се не помиње у студији, али течни кристали имају још једну важну особину: када се на њих примени напон, могу се распоредити у одређеном редоследу (као што можете видети, на пример, гледајући ове речи и границу између црне боје). слова и светлу позадину). Тако да се може десити да када ћелија почне да се пуни, молекули течног кристала буду постављени под другачијим углом и "стругају" дендритске наслаге са електрода.

Визуелно, ово ће личити на затварање клапни, рецимо, у вентилационом отвору.

Лоша страна ситуације је то Универзитет Царнегие Меллон је управо започео истраживање нових електролита... Већ је познато да је њихова стабилност нижа од стабилности конвенционалних течних електролита. Деградација ћелија се дешава брже, а то није правац који нас занима. Међутим, могуће је да ће временом проблем бити решен. Штавише, не очекујемо појаву чврстих једињења раније од друге половине деценије:

> ЛГ Цхем користи сулфиде у ћелијама чврстог стања. Комерцијализација чврстог електролита не пре 2028

Уводна фотографија: Литијум дендрити се формирају на електроди микроскопске литијум-јонске ћелије. Велика тамна фигура на врху је друга електрода. Иницијални „мехур“ литијумових атома у неком тренутку пуца, стварајући „брк“ који је основа дендрита у настајању (ц) ПННЛ Унплуггед / ИоуТубе:

Ово би могло да вас занима: