Anode metel lithiwm cyfansawdd diogelwch uchel yw'r genhedlaeth nesaf o fatri storio ynni dwysedd ynni uchel?
Cyhoeddodd grŵp ymchwil yr Athro Zhang Qiang o Adran Peirianneg Cemegol Prifysgol Tsinghua y papur "Lithiwm Cyfansawdd Carbon Coralloid ar sail Ffibr Anode ar gyfer Batris Metel Lithiwm Cadarn" yn y cyfnodolyn adnabyddus "Joule" yn y maes ynni. Gwnaed cynnydd pwysig ym maes anodau metel lithiwm cyfansawdd uchel a chapasiti uchel. Dewiswyd yr ymchwil fel erthygl gyflenwi'r rhifyn hwn o Joule, a chyhoeddwyd delwedd y clawr.
Mae gan lithiwm metel gapasiti damcaniaethol penodol iawn a'r potensial electrod ailddox isaf, felly dyma'r deunydd anode mwyaf delfrydol ar gyfer batris storio ynni dwysedd ynni uchel y genhedlaeth nesaf (batris lithiwm cyflwr solet y genhedlaeth nesaf, batris lithiwm-sylffwr, batris lithiwm-aer, ac ati. ). Fodd bynnag, mae'r broblem yn ystod y broses o godi tâl a rhyddhau lithiwm metel ac ansefydlogrwydd y ffilm rhyngwyneb lithiwm-electrolyt yn lleihau effeithlonrwydd beicio batris metel lithiwm yn ddifrifol, yn byrhau bywyd gwasanaeth y batri, a hyd yn oed yn dod â rhywfaint o beryglon diogelwch. llesteirio datblygiad batris metel lithiwm.
Mae'r llun clawr yn defnyddio trosiad i fynegi'r syniad dylunio o "electrod negyddol metel lithiwm cyfansawdd". Mae'r electrod negyddol metel lithiwm cyfansawdd sy'n seiliedig ar ffibr carbon lithiophilig yn cael ei hoffi i long, sy'n gallu hwylio'n fedrus yn "cefnfor" lithiwm molten.
Yn ddiweddar, mae ymchwilwyr wedi cynnig nifer o anodau lithiwm metelig yn seiliedig ar fframweithiau carbon dargludol neu fframweithiau metel. Fodd bynnag, nid oedd llawer o'r fframweithiau hyn wedi'u cyfadeiladu ymlaen llaw â lithiwm metelig, ond fe'u profwyd mewn hanner celloedd fel casglwyr presennol heb lithiwm. Mae casglwyr presennol di-lithiwm o'r fath yn anodd eu cymhwyso'n uniongyrchol i gelloedd llawn. Felly, mae sut i gyn-gyfansoddi metel lithiwm yn effeithlon i'r strwythur casglu presennol i ffurfio amrwd metel lithiwm cyfansawdd perfformiad uchel y gellir ei gynnull yn uniongyrchol i batri llawn wedi dod yn ganolbwynt ymchwil.
Mewn ymateb i'r galw brys am electrodau cyfansawdd mewn batris metel lithiwm, cynigiodd tîm ymchwil yr Athro Zhang Qiang o Brifysgol Tsinghua electrod negyddol metel lithiwm cyfansawdd gyda lithiwm molten ffibr carbon tebyg. Mae arwyneb y sgerbwd ffibr carbon (CF) yn cael ei addasu'n arwyneb lithiophilig drwy'r dull o electroplatio cotiau arian, fel y gellir amsugno'r metel lithiwm molten hylif yn gyflym i'r sgerbwd ffibr carbon (CF/Ag) gyda gorchudd arian, er mwyn cael perfformiad uchel Yr amrwd metel lithiwm cyfansawdd (CF/Ag-Li).
Ar y naill law, gall y cotiau arian addasu unrhyw fframwaith dargludol yn fframwaith dargludol lithiophilig sy'n gallu sipian lithiwm molten hylif. Morffoleg cylchol o "lithiwm marw". Drwy arsylwi arbrofol dyddodion lithiwm metelig yn y fan a'r lle, canfyddir ei bod yn anodd ffurfio tendrau yn y strwythur cyfansawdd hwn. Gellir beicio'r anode metel lithiwm cyfansawdd arfaethedig yn fedrus ar gyfer mwy na 160 o gylchoedd gyda polareiddio isel iawn o dan amodau llym iawn o 10 mAcm-2 a 10 mAhcm-2. O'i gymharu ag anodau metel lithiwm confensiynol, gall yr anode metel lithiwm cyfansawdd wrthsefyll dwysedd presennol eithafol a beicio capasiti areal, gan ddangos nodweddion diogelwch uchel.
Anode metel lithiwm cyfansawdd wedi'i lenwi â lithiwm tebyg i ddur
Mae'r electrod negyddol lithiwm metel cyfansawdd wedi'i gynnull yn uniongyrchol gyda'r electrod cadarnhaol sylffwr a'r electrod cadarnhaol ffosffad haearn lithiwm i ffurfio batri lithiwm-sylffwr a batri ffosffad haearn lithiwm gyda pherfformiad rhagorol. Gall ei batri ffosffad haearn lithiwm feicio'n fedrus ar gyfer mwy na 500 o gylchoedd ar gyfradd o 1.0C, tra bod gan y batri lithiwm-sylffwr gapasiti rhyddhau cychwynnol o 781mAhg-1 am 0.5C, ac mae'n cynnal cylch capasiti uchel ar gyfer mwy na 400 o gylchoedd. Gellir defnyddio dull chwistrellu lithiwm arian sgerbwd dargludol y gwaith hwn yn gyffredinol i ddylunio a pharatoi unrhyw lithiwm metel cyfansawdd sy'n seiliedig ar yr ysgerbwd dargludol. Ymddangosiad cylch lithiwm, ac yna cael perfformiad electrocemegol rhagorol mewn systemau batri llawn fel batris lithiwm-sylffwr, a gwella diogelwch systemau storio ynni.
