EXAMEN
Récemment, les scientifiques de l'Université de riz sont des nanotubes de carbone fabriqués à haute performance, charge rapide des batteries au lithium métal, les batteries au lithium-ion comme une alternative logique commune.
fond
De téléphones intelligents aux ordinateurs portables puis aux véhicules électriques, presque tous les appareils électroniques ne peuvent pas être séparés batterie lithium-ion. Cependant, les batteries au lithium-ion atteignent maintenant la capacité réelle, il est devenu de plus en plus l'approche de sa capacité théorique, mais cette capacité ne peut toujours pas répondre aux besoins des gens. Afin d'améliorer la densité d'énergie et la capacité des batteries au lithium, les batteries au lithium métal beaucoup de notre attention.
Comme son nom l'indique, une batterie au lithium métallique en utilisant le métal de lithium comme l'électrode négative de l'élément de batterie. Pendant le chargement et le déchargement, les ions de lithium et d'autre de l'électrolyte de l'électrode négative et une électrode positive. l'électrode négative de graphite est généralement utilisé aujourd'hui est une batterie au lithium-ion. Cependant, les batteries au lithium métal par substitution de graphite avec du lithium métallique, peuvent stocker plus d'énergie.
Cependant, la question de la sécurité a sérieusement entravé les batteries au lithium métal commercial. En bref, ce problème est dendrites lithium, appelés « lithium dendrites » ou « dendrites ». En apparence, un peu comme Dendrite « petit stalagmite. » Il est naturellement cultivé sur l'électrode négative de la batterie au lithium métal non protégé. Au fil du temps, ces dendrites généralement comme des tentacules transpercent la batterie de cellules d'électrolyte finalement atteindre l'électrode positive, ce qui provoque la batterie à un court-circuit ou même un incendie. Par conséquent, les batteries au lithium métal a été considérée comme inefficace, instable, ou même un incendie.
Cependant, les scientifiques ont travaillé pour résoudre ce problème. Par exemple, nous avons introduit l'Université du Delaware équipe de recherche internationale menée par les USA a développé une méthode pour l'inhibition de la formation de dendrites de batteries lithium métal.
Ils ont constaté que les différents groupes de recherche du monde entier essaient différentes techniques pour inhiber la formation et la croissance des dendrites de lithium. Cependant, presque toutes ces techniques sont appliquées soi-disant « parapluie »: l'introduction d'une couche de matériau poreux, les systèmes empêchent la croissance de l'électrode négative de lithium dendrites agrégation. En utilisant le modèle de données, l'équipe de recherche a découvert que les matériaux poreux peuvent inhiber la formation et la croissance des dendrites. En utilisant la technologie de formation de dendrites, film poreux exempt de dendrites est formée que dans un système de 75% plus courte.
(Source: Joy Fumeur / Université du Delaware)
innovation
Récemment, le laboratoire de l'Université Rice chimiste James a montré la tournée film mince de nanotube peut empêcher efficacement la génération « dendrites ». Ils produisent des nanotubes de carbone de haute performance, une charge rapide de batteries au lithium métal, batteries lithium-ion comme une alternative logique commune.
Indiqué ci-dessous: Essai de cycle de post-décharge, l'électrode négative de lithium métallique après 500 charges et des images microscopiques. Dans la configuration gauche, exposition Rice University, en protégeant le film de nanotubes de carbone, la croissance de dendrites sur l'électrode négative est supprimée. Cependant, le motif sur l'anode de lithium métallique droite, non protégé a montré des signes de croissance de dendrites.
(Source: Groupe de recherche Tour)
Tour a déclaré: « Une façon de ralentir les dendrites des batteries au lithium-ion est généré, ce qui limite leur taux de charge, cependant, les gens ne aiment pas faire ce qu'ils veulent un chargement plus rapide ... »
approche de l'équipe Rice University à l'article publié dans la revue « Advanced Materials (Advanced Materials) » a obtenu une description détaillée. Tour a déclaré que cette méthode peut être simple, pas cher et efficace pour prévenir la croissance des dendrites.
Ci-dessous, à gauche: Rice University chimiste James Tour, où: Gladys Graduate López-Silv, droit: chercheur post-doctoral Rodrigo Salvatierra nanotubes en utilisant des batteries lithium métal inhibition de la croissance des dendrites. Batterie de métal d'un tel lithium plus rapide, plus d'énergie que contenu dans une vitesse de chargement de la batterie au lithium-ion classiques.
(Source: Jeff Fitlow)
technologie
Il dit: « Ce que nous avons fait est très simple, vous avez seulement besoin d'un enduit de papier d'aluminium lithium métal un film mince nanotubes de carbone à parois multiples de lithium pour pénétrer dans le nanotube, un film mince du noir au rouge, et par conséquent émettent des ions lithium. ".
Ci-dessous: les scientifiques de l'Université Rice explorer un film de nanotubes de carbone à parois multiples peut être supprimée dans la croissance métal du groupe de la batterie au lithium dendrites.
(Source: Groupe de recherche Tour)
Ci-dessous: Rice University Diplômé cathode de poche de métal de lithium Gladys López-Silva ayant un film de nanotubes de carbone. Une fois que le film est lié, il sera ions lithium pénétrer dans le rouge.
(Source: Jeff Fitlow)
Rice University chercheur de doctorat, Graduate Gladys López-Silva comme le leader du papier avec Rodrigo Salvatierra dit: « en contact physique avec le métal de lithium affaibli films de nanotubes, mais en augmentant les ions lithium à travers l'équilibre ionique de ses films de nanotubes dispersés. venir ".
Lors de l'utilisation d'une batterie, les ions déchargé le film stocké, une électrode négative de lithium y afférents remplissage, de sorte que la capacité du film à empêcher la croissance des dendrites est maintenue.
La figure suivante montre la Rice University a développé une cathode de métal lithium est ainsi de supprimer la formation de dendrites par un film de nanotubes de carbone.
(Source: Groupe de recherche Tour)
valeur
Ce film de nanotubes d'enchevêtrement, l'anode de carbone vulcanisation développé dans le laboratoire avant l'expérience, la cellule de test peut couvrir 580 cycles de charge-décharge, de prévenir efficacement la croissance de dendrites. Les chercheurs ont rapporté que tout métal pile au lithium maintient l'efficacité coulombienne de 99,8%, l'efficacité Coulomb décrit le cas du mouvement d'électrons dans un système électrochimique, la qualité.
mot-clé
Batterie, nanotubes de carbone, le lithium
Documents de référence
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