00:50 2022-12-09
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Echipa întreprinde studiul comportamentului depunerii de litiu în gazdele de carbon dur
_ Echipa întreprinde un studiu al depunerilor de litiu comportamentul gazdelor cu carbon dur
În timp ce litiu-metalul este un anod ideal pentru bateriile cu densitate energetică ridicată de generația următoare, există provocări care trebuie abordate înainte ca acesta să își atingă întregul potențial. O echipă de cercetare a efectuat un studiu al comportamentului depunerilor de litiu și a dezvoltat o strategie care implică gazde de carbon dur care abordează cu succes unele dintre problemele cu care se confruntă în prezent dezvoltarea anodului de litiu metalic.
„Această strategie abordează modificarea volumului. și problemele dendritei de gazdă și electrolit proiectate rațional, oferind o perspectivă largă pentru realizarea anodului litiu-metal”, a declarat Liping Wang, profesor la Universitatea de Știință și Tehnologie Electronică din China.
Echipa și-a publicat cercetare în jurnalul Nano Research.
Litiu-metalul este recunoscut ca un anod promițător pentru bateriile de generație următoare datorită capacității sale teoretice ultra-înalte, potențialului electrodului extrem de scăzut și densității scăzute. Cu toate acestea, metalul de litiu suferă de creșterea necontrolată a dendritei de litiu, reacții secundare și modificarea volumului relativ infinit. Aceste probleme pot reduce eficiența bateriilor și pot scurta durata de viață a bateriilor, ducând chiar la riscuri de scurtcircuit sau de securitate.
De-a lungul timpului, cercetătorii au sugerat diverse strategii pentru a atenua creșterea dendritelor și extinderea volumului. Aceste strategii includ construirea de anozi de litiu compoziți tridimensionali, optimizarea compoziției electroliților, aplicarea de interfaze artificiale și utilizarea electroliților în stare solidă.
Gazda tridimensională este cea mai promițătoare strategie pentru a aborda extinderea volumului. și probleme de creștere a dendritelor. Materialele pe bază de carbon sunt candidații gazdă ideali pentru anozii litiu-metal, deoarece sunt ușoare, au o conductivitate ridicată și multe structuri poroase, împreună cu proprietăți electrochimice/chimice stabile.
„Cu toate acestea, chiar și cu aceste avantaje, provocările expansiunea volumului și creșterea dendritei nu au fost complet rezolvate de gazda pe bază de carbon”, a spus Wang.
Mai recent, cercetătorii au explorat modificarea materialelor de carbon cu specii litiofile (cum ar fi zinc, oxid de zinc, aluminiu). , staniu, siliciu, argint și magneziu) și dezvoltarea electroliților adecvați ca metode eficiente de îmbunătățire a performanței acestor materiale gazdă tridimensionale.
„Cu toate acestea, comportamentul depunerii de litiu și mecanismul său intrinsec în aceste procese au nu au fost analizate sistematic”, a spus Wang.
Pentru a înțelege mai bine relația structură-activitate și pentru a ghida dezvoltarea electrozilor gazdă de înaltă performanță pe bază de carbon, comportamentul depunerii de litiu și intrinele acestuia. ic mecanism, echipa de cercetare a întreprins studiul lor aprofundat. Ei au folosit un microscop optic și un microscop electronic cu scanare pentru a studia sistematic comportamentul depunerii de litiu al electrodului de hidrocarbură sub diferite modificări ale suprafeței și electroliți.
Ei au descoperit că litiul nu se va depune spontan în porii de carbon, ceea ce este depinde în mod semnificativ de suprafața carbonului, densitatea curentului, capacitatea suprafeței și electrolit.
Așadar, echipa a dezvoltat un carbon dur comercial modificat litiofil, cu argint ca gazdă stabilă. Ei au descoperit că introducerea de situsuri litiofile a indus creșterea moderată a dendritei și a inhibat expansiunea volumului.
Ei au descoperit, de asemenea, că electroliții localizați de concentrație mare s-au dovedit a fi mai compatibili cu litiul și ar putea optimiza morfologia depunerii de litiu în loc de dendrite. Prin urmare, electrodul de argint/hidrocarbură din electrolitul de concentrație ridicată localizat a prezentat o schimbare de volum scăzută în timpul ciclării, a obținut o morfologie uniformă și fără dendrite a depunerilor de litiu și a prezentat o ciclare bună pe termen lung, cu eficiență ridicată pe parcursul a 316 cicluri.
Echipa și-a rezumat descoperirile, explicând că, deși carbonul poros are spațiu pentru a reține teoretic litiul, ionii de litiu nu se vor depune în porii așteptați, deoarece atomii de litiu preferă să se acumuleze în modul de creștere explozivă și sunt suficient de puternici pentru a susține particulele de carbon. Ei au descoperit, de asemenea, că modificarea suprafeței carbonului poate modera parțial depunerea de litiu cu o barieră de nucleare în scădere.
Cu toate acestea, nu este semnificativ eficient, deoarece este comportamentul de depunere litiu-litiu după ce litiul este depus pe carbon litiofil. Echipa a aflat că utilizarea electroliților de concentrație mare localizați este mai eficientă în obținerea unei depuneri de litiu fără dendrite.
Comentarii:
Adauga Comentariu