Dentritler - lityum piller içinde oluşturan ince iletken filamentler - bu hücrelerin ömrünü azaltabilir ve sık sık onları ateş yakalamak için sorumludur. Enerji iddia US Department of Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) çalışan bilim adamları, sadece tamamen dendrit ortadan kaldırır, ama aynı zamanda pil verimliliği artırmak ve çok akım taşıma kapasitesini artırmak için vaat lityum piller için yeni bir elektrolit ürettik için.
Bugün taşınabilir cihazlarda kullanılan şarj edilebilir piller çoğu bir şarj pilde iki elektrot oluşan (Li-ion) tipi lityum-iyon, bir (lityum yapılmış olumlu bir ve grafit oluşturulan negatif bir) ve bir kimyasal elektrolit vardır . Temel olarak, elektrolit, kimyasal olarak elektrik yükü içerir ve batarya bir devre olarak bağlanır, geçerli elektrodlar arasında aktığı ortam olarak işlev görür.
Li iyon batarya elektrolit de lityum ihtiva eden bir çözelti ihtiva Ne yazık ki, lityum elektrot dendritler oluşturulması için neden, bu ortam maddesi ile reaksiyona eğilimindedir. Bu lifler yılan dışarı elektrottan ve elektrolit içine yolu, onlar elektronlar genellikle gelişigüzel yapı boyunca iletken yolları üreterek almak kontrollü yolu yıkmak eğilimi zaman. Bunun bir sonucu olarak, sıklıkla aşırı akım akmasına izin veren bir ani ve hızlı akmaz. En iyi ihtimalle, bu pil erken başarısız olmasına neden olur. En kötüsü, bu kendi ambalajında veya içinde bulunduğu hatta aygıtın ateşe böyle bir ölçüde pili ısınır.
Bu dendrit oluşumu ortadan kaldırmak için bir girişimde, bazı araştırmacılar gibi şeyler denedim karbon nanokürecikler ile Li-ion pillerin anot kaplama veya katkı maddeleri ile elektrolit formülünü verdiği . Diğerleri bile var karışıma Kevlar eklendi bu sadece çok elektrolit içine genişleyen onları durdurur, ancak bu dendritler büyüyen durmuyor. PNNL araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni elektrolit, ancak tamamen hiç dendritler büyümesini teşvik etmez biriyle elektrolit yerine hedefliyor. Ve, bir kenara şanslı olarak, aynı zamanda ups çok pil kapasitesi ve verimlilik.
"Bizim yeni elektrolit lityum pil yüzde 99'dan daha fazla verimli olması yardımcı olur ve daha önceki teknolojilere göre daha fazla alan başına 10 kat daha fazla elektrik akımı taşımak için onları sağlayan," Doktor Ji-Guang "Jason" PNNL Zhang dedi. "Bu yeni keşif, lityum-kükürt, lityum-hava ve lityum metal piller gibi güçlü ve pratik nesil şarj edilebilir pil gelişimini tekme-başlayabiliriz." Doktor Zhang ve ekibi grafit elektrotlar ile Li-ion piller de taşıma kapasitesinin onların yararlı enerjisini yaklaşıyor olabilir öncül araştırmalarını dayalı ve verimlilik artış daha yüksek kapasiteli lityum elektrot kullanımı ile dövme olabileceğini. Tabii ki, artan kapasiteli lityum elektrot sadece dendrit sorunu eklersiniz gerçeği ile, araştırmacılar bunu başarmak zor olacağını fark etti.
Özellikle yüksek tuz konsantrasyonları içeren elektrolitler de ortama çok daha az dendrit büyüme sergiledi gösterdi, diğer araştırma Binası, Doktor Zhang ve onun co-işçiler lityum bis (florosülfonil) imid tuzu, bir organosilisyum bileşiği büyük miktarda kullanmayı seçti, eklenen Solvent dimethoxyethanein deneysel elektrolit üretmek. Yeni bir bileşim test etmek için, takım biraz çapı en az 25 mm (0.955 in), bir dairesel test hücre inşa edilmiştir. Bu test hücresi şarj edildiğinde, uzun filament dendritler büyüyen yerine, lityum elektrot yerine elektrolit ve pili kısa devre içine büyüyen emaresi gösterdi onun yüzeyi boyunca lityum nodüller ince bir tabaka geliştirdi.
Ekip daha sonra 1.000'den fazla şarj ve deşarj çevrimine test bataryası tabi ve santimetrekare başına yaklaşık 4 miliamper bir akım desteklerken, tüm bu ilk ücretten oldukça seçkin 98.4 oranında sürdürmeyi başardı iddia ediyor. Santimetrekare başına sadece 0.2 miliamper olağanüstü yüksek 99.1 oranında verim üretmek başardı iken akım yoğunluğunun değiştirilmesi de biraz, yaklaşık yüzde 97 bir verim elde santimetrekare başına 10 miliamper test pilin verimliliği, etkiledi. Araştırmacılara göre, bu lityum elektrotlar ile Li-ion pillerin büyük bir çoğunluğu santimetrekare veya daha az 1 miliamper akım yoğunluğunda çalıştırmak ve en az 300 şarj sonrasında yetmezliğine eğilimli özellikle de rakamlar olağanüstü bir set / boşaltmadan.
Bir "anot-free" hücreyi - Yeni elektrolit yüksek verimlilik göz önüne alındığında, araştırmacılar da bu pil teknolojisinde radikal bir yeni tasarım olasılığını yükseltir inanıyoruz. Diğer bir deyişle, elektrolit, kendisi de bir elektrot olarak hareket edebilir. gerçek inşaat rafine edilmesi gerekir, ancak en fazla 99-plus yüzde verimliliği çalışan bir elektrolit ile, anot üzerinde reaktif malzeme kaplama olmadan, sadece bir negatif akım akümülatör sahip bir pil üretimi için bir fırsat olabilir. "Şarj edilebilir piller maliyetini ve boyutunu düşürebilir bir anot ihtiyacı ve aynı zamanda önemli ölçüde bu pillerin güvenliğini artıracak değil," Doktor Zhang dedi.
