Течни раствор за раст дендрита у литијум металним батеријама

Тим ванредног професора Ван Јиандија са Одсека за хемијско инжењерство на Универзитету у Калифорнији, Давис, објавио је нови рад у часопису Сциентифиц Прогресс, предлажући потенцијално решење за раст дендрита у пуњивим литијум металним батеријама. У овом раду, Ванов тим је показао да јони који теку у близини катоде могу побољшати безбедност и животни век пуњивих батерија следеће генерације.

Литијум металне батерије користе литијум метал као аноду. Ове батерије имају високу густину пуњења и потенцијалну енергију која је двоструко већа од традиционалних литијум-јонских батерија, али безбедност је главна брига. Када се напуне, неки јони се редукују у метални литијум на површини катоде и формирају неправилне дендритске микроструктуре - дендрите, што на крају може довести до кратких спојева или чак експлозија.

Теорија је да конкуренција између брзине преноса масе и брзине редукције литијум јона у близини површине катоде доводи до раста дендрита. Када је брзина редукције јона много бржа од преноса масе, то ће створити неутрални јаз који се назива просторно наелектрисани слој у близини катоде, који не садржи јоне. Верује се да нестабилност овог слоја доводи до раста дендрита, тако да његово смањење или елиминисање може смањити раст дендрита, чиме се продужава животни век батерије.

Ванова идеја је да дозволи јонима да поврате наелектрисање и пониште овај јаз кроз микрофлуидни канал кроз катоду. У раду је тим изнео свој доказ тестирања концепта и открио да овај ток јона може смањити раст дендрита до 99%.

За Вана, ова студија је узбудљива јер показује ефикасност микрофлуидних апликација у питањима везаним за батерије и утире пут за будућа истраживања у овој области.

"Кроз ово основно истраживање и микрофлуидне методе, можемо квантитативно разумети утицај тока на раст дендрита", рекао је он. "Још није много група спровело истраживање о овоме."

Иако је мало вероватно да ће микрофлуидику директно интегрисати у праву батерију, Ванов тим тражи алтернативне методе за примену основних принципа ове студије увођењем локалног протока близу површине катоде како би се компензовали катјони и елиминисао слој просторног набоја.

Рекао је: „Задовољство нам је што истражујемо нове примене овог истраживања. „Почели смо да дизајнирамо катодне површине за увођење конвекције.