Калифорнийский университет в Дэвисе предлагает решение для ионного потока, которое может уменьшить рост дендритов до 99%

Новости Gasgoo По сообщениям зарубежных СМИ,КалифорнийскийуниверситетвДэвисепредлагаетрешениедляионногопотокакотороеможетуменьшитьростдендритовдо исследовательская группа под руководством Цзянди Вана, доцента кафедры химического машиностроения Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis), предложила решение, которое может решить проблему роста дендритов в перезаряжаемых аккумуляторах. Литий-металлические аккумуляторы. . Команда продемонстрировала, что в перезаряжаемых батареях следующего поколения ионы, текущие возле положительного электрода, могут повысить безопасность и долговечность батареи.

(Источник изображения: Калифорнийский университет в Дэвисе )

Литий-металлический аккумулятор представляет собой литиевую батарею с металлическим литием в качестве отрицательного электрода. Такие батареи имеют высокую плотность заряда и потенциально могут иметь вдвое большую энергоемкость, чем традиционные литий-ионные батареи, но безопасность вызывает большую озабоченность. Когда аккумулятор заряжается, некоторые ионы восстанавливаются до металлического лития на поверхности положительного электрода и образуют неправильную дендритную микроструктуру, что в конечном итоге может привести к короткому замыканию или даже взрыву.

Теория состоит в том, что рост дендритов вызван конкуренцией между массопереносом и скоростью восстановления ионов лития вблизи поверхности катода. Когда скорость восстановления ионов намного превышает скорость массопереноса, возле положительного электрода образуется электрически нейтральный зазор, не содержащий ионов, называемый объемно-заряженным слоем. Этот слой нестабильен и считается ответственным за рост дендритов, поэтому уменьшение или устранение этого зазора может уменьшить рост дендритов и, таким образом, продлить срок службы батареи.

Исследователи надеются восстановить заряд и компенсировать этот разрыв, пропуская ионы через положительный электрод в микрофлюидных каналах. Испытания, подтверждающие концепцию, показывают, что этот поток ионов может уменьшить рост дендритов до 99%.

Это исследование демонстрирует эффективность использования микрофлюидики для решения проблем, связанных с аккумуляторами, и открывает путь для будущих исследований в этой области. Исследователи заявили: «Благодаря этим фундаментальным исследованиям и микрофлюидным методам мы можем количественно понять влияние потока на рост дендритов. Не многие группы проводили исследования в этой области».

Хотя микрофлюидику нельзя использовать непосредственно в реальной батарее, исследовательская группа ищет другие способы применения основных принципов этого исследования и введения локального потока вблизи поверхности катода для компенсации катионов и устранения пространственно заряженного слоя. Ван сказал: «Мы рады изучить новые возможности применения этого исследования. Мы уже проектируем поверхность катода с учетом конвекции».

Источник: Gasgoo

Автор: Элиша