Raflausn gas fyrir litíum málm rafhlöður?

Skipt er um kolefnisskautið af litíumjónum með málmi litíum gæti fræðilega séð bætt orkuþéttleika í hleðslurafhlöðum, en þær hafa ekki orðið vinsælar vegna þess að meðfylgjandi málm litíum gerir rafhlöðurnar óöruggar - sérstaklega þar sem litíum er viðkvæmt fyrir dendrite (whisker) vexti. , sem getur innri skammhlaup frumu og komið af stað exothermic sjálfseyðingu.

San Diego teymið, undir forystu prófessors Shirley Meng, hefur sýnt að tiltekin fljótandi gas raflausn getur hindrað vöxt dendrite á meðan hún veitir skilvirka endurhlaðanlega klefi, og salta leyfir notkun við lágan hita: -60 ° C til dæmis, meðan hefðbundin Li-jón er ekki er hægt að hlaða frumur undir 0 ° C - reyndar er ekki öruggt að gera það.

Þetta er ekki í fyrsta skipti sem hópur Mengs leggur til slíka blóðsalta - hann gaf út blað árið 2017 um efnið - en að þessu sinni, í gegnum bæði tilrauna- og reiknarannsóknir, hefur skilningurinn verið bættur, sem leiddi til betri efnafræði.

Að þessu sinni er fljótandi gas raflausnin byggð á flúorómetan og felur í sér tetrahýdrófúran, „sem er sýnt að samhæfir sig að fullu við litíumjónar og auka mjög sundrunar og flutning á salti“ samkvæmt „Mikil-skilvirkni litíummálm rafskauta sem er gert kleift með fljótandi gas raflausnum“ nýtt blað um verkið, gefið út í Joule.

Í litíum-málmi hálffrumurannsóknum skýrir teymið 99,6% af hjólreiðarvirkni rafskautaverksmiðju í 500 hita hleðsluferli. Þetta er samanborið við 97,5% sem greint var frá árið 2017 og fyrir litíum málm rafskauta með hefðbundnum fljótandi salta, 85% samkvæmt rannsóknarmönnunum, sem sögðu einnig að flestir hefðbundnir raflausnir fyrir málm litíum muni ekki virka undir -20 ° C, en 98,4% litíum-málm rafskautaverksmiðjuhringrásin fékkst við -60 ° C með nýja kerfinu.

99,6% hleðslanýting náðist við 500 μA / cm² orkuþéttleiki. Jafngildar tölur fyrir 1 og 3mAh / cm² eru 99,4% og 98,1% hvort um sig. „Bæði hraðinn og árangur hjólreiða er vel viðhaldið frá + 20 ° C til −60 ° C“, samkvæmt blaðinu.

Að minnsta kosti hluti endurbætanna hefur að gera með það hvernig litíum agnir koma af á yfirborði málms rafskauta.

Greint er frá sléttri og þéttri útfellingu litíum agna á litíum-málm rafskautum með fljótandi gas salta, samanborið við nálarlíkar dendrites með hefðbundnum raflausnum.

Mælikvarði á snyrtimenni málmhúðunar leiðir til þess að yfirborðið er porosity. 0,90% yfirborði er náð með fljótandi gasi, samanborið við 16,8% með hefðbundnum salta.

„Ég er fullviss um að við ætlum að þróa salta sem við þurfum fyrir litíum-málm rafskauta. Ég vona að þessar rannsóknir hvetji fleiri rannsóknarhópa til að skoða alvarlega raflausnir á fljótandi gasi, “sagði Meng - sem hefur lagt sitt af mörkum til greinar„ Lykilatriði í því að hindra hagnýtan litíummálm rafskaut “í Trends in Chemistry.

Ljósmyndareinkunn: David Baillot og verkfræðideild San Diego Jacobs verkfræðideildar San Diego Jacobs