Sut i ymestyn oes gwasanaeth batris lithiwm a gwella eu diogelwch?
Gyda thwf parhaus y ddyfais dyfeisiau digidol a marchnad cerbydau trydan, gellir dweud bod batris metel lithiwm yn un o'r technolegau storio ynni dwysedd uchel addawol. Mae gweithgynhyrchwyr lampau stryd LED yn ffynhonnell golau oer cyflwr solid, sydd â nodweddion diogelu'r amgylchedd, dim llygredd, defnydd pŵer isel, effeithlonrwydd golau uchel, a bywyd hir. Felly, bydd lampau stryd LED yn dod yn ddewis da ar gyfer trawsnewid goleuadau ffordd o ran arbed ynni. Mae golau stryd LED yn fath o ffynhonnell golau cyflwr solid effeithlonrwydd uchel a ffurfiwyd gan gyffordd PN lled-ddargludyddion sy'n gallu allyrru golau ag egni trydan gwan. O dan foltedd rhagfarn ymlaen a cherrynt pigiad penodol, mae'r tyllau sydd wedi'u chwistrellu i'r parth P a'r electronau sydd wedi'u chwistrellu i'r parth N i mewn Ar ôl cael eu tryledu i'r ardal weithredol, mae ffotonau'n cael eu hallyrru trwy ailgyfuno ymbelydredd, sy'n trosi egni trydanol yn ynni ysgafn yn uniongyrchol. . Fodd bynnag, un o'r prif rwystrau i dechnoleg batri metel lithiwm yw ymddangosiad dendrites lithiwm na ellir ei reoli, gan arwain at alluoedd gwefru gwael a pheryglon diogelwch posibl. Mae golau stryd LED yn fath o ffynhonnell golau cyflwr solid effeithlonrwydd uchel a ffurfiwyd gan gyffordd PN lled-ddargludyddion sy'n gallu allyrru golau ag egni trydan gwan. O dan foltedd rhagfarn ymlaen a cherrynt pigiad penodol, mae'r tyllau sydd wedi'u chwistrellu i'r parth P a'r electronau sydd wedi'u chwistrellu i'r parth N i mewn Ar ôl cael eu tryledu i'r ardal weithredol, mae ffotonau'n cael eu hallyrru trwy ailgyfuno ymbelydredd, sy'n trosi egni trydanol yn ynni ysgafn yn uniongyrchol. .
Mae dendrites lithiwm yn nodwyddau sy'n tyfu ar wyneb metel lithiwm pan ddefnyddir lithiwm fel negyddol neu anod batri. Gall achosi adweithiau ochr niweidiol, lleihau dwysedd egni, a hyd yn oed achosi cylched fer o electrodau, gan achosi tân neu ffrwydrad.
Canfu astudiaeth newydd o Brifysgol Talaith Arizona y gall defnyddio haen polydimethylsiloxane tri dimensiwn (PDMS) fel y deunydd matrics ar gyfer yr anod metel lithiwm yn y batri atal ffurfio dendrites lithiwm yn effeithiol. Ymestyn bywyd batri a lleihau peryglon diogelwch. Cyhoeddwyd yr ymchwil yn y cyfnodolyn gorau newydd NatureEnergy ar Fawrth 6.
Dywedodd prif ymchwilydd y papur, yr Athro Jiang Hanqing, fod gan y darganfyddiad hwn oblygiadau pwysig i fatris lithiwm-ion, batris lithiwm-aer, a batris anod metel eraill. Oherwydd bydd bron pob metelau a ddefnyddir fel anodau batri yn cynhyrchu dendrites, fel batris sinc, sodiwm ac alwminiwm.
Dywedodd Jianghanqing nad yw ef a'i dîm yn ceisio datrys y broblem o safbwynt deunyddiau neu electrocemeg, ond o safbwynt peirianwyr mecanyddol. Meddai:" Mae ymchwil hysbys yn dangos bod nodwyddau tun bach neu wisgers tun (tebyg i dendrites) yn ymwthio allan o wyneb metel tun o dan straen. Felly, rydym wedi astudio'r rhesymau dros dwf dendrites lithiwm trwy gyfatebiaeth. -Stress." Posibilrwydd"
Yn y rownd gyntaf o ymchwil, ychwanegodd yr ymchwilwyr haen o PDMS hyblyg at waelod yr anod batri a chanfod bod twf dendrites lithiwm wedi'i leihau'n sylweddol. Mae dadansoddiad yr ymchwilydd' s yn dangos bod y straen cronedig yn yr electrod lithiwm metel yn cael ei ryddhau gan y matrics PDMS ar ffurf dadffurfiad wrinkle, ac mae'r duedd hon o leihau dendrite yn uniongyrchol gysylltiedig â'r rhyddhau straen.
& quot; Dyma'r arbrawf cyntaf i brofi bod straen gweddilliol yn chwarae rhan allweddol wrth ffurfio dendrites lithiwm," meddai Jiang Hanqing.
Yn ogystal ag astudio mecanwaith twf dendrites lithiwm, bu tîm Jiang Hanqing' s hefyd yn astudio ymhellach sut i ddefnyddio'r ffenomen hon (rhyddhau straen i leihau twf dendrite) i ymestyn oes batris metel lithiwm wrth gynnal egni uwch dwysedd.
Y dull a gynigiwyd gan yr ymchwilwyr yw gwneud y matrics pdms yn strwythur tri dimensiwn gydag arwynebau crwm lluosog." Gan ddefnyddio ciwb siwgr gyda nifer fawr o mandyllau bach fel templed, mae pdms yn mynd i mewn i'r pores y tu mewn i'r ciwb siwgr i ffurfio sylfaen rhwydwaith barhaus, ac yna platio haen denau o gopr i gynnal electronau. Mae'r pores hyn wedi'u llenwi â lithiwm metelaidd. Esboniodd Jianghanqing:" Fel haen sbwng mandyllog, gall pdms leihau pwysau yn effeithiol ac atal twf dendrites."
