“Workhorse” η μπαταρία λίθιου θα μπορούσε να είναι ισχυρότερη χάρι στο νέο σχέδιο

«Τι έχουμε τώρα [στην λίθιο-ιονική τεχνολογία μπαταριών] είναι πραγματικά στα όρια των ικανοτήτων του,» εν λόγω τοξότης. «Η λίθιο-ιονική μπαταρία, που έχει γίνει workhorse στην τροφοδότηση των νέων τεχνολογιών ηλεκτρονικής, λειτουργεί σε πάνω από 90 τοις εκατό της θεωρητικής μεγάλης χωρητικότητας της. Τα δευτερεύοντα τσιμπήματα εφαρμοσμένης μηχανικής μπορούν να οδηγήσουν στις καλύτερες μπαταρίες με περισσότερη αποθήκευση, αλλά αυτό δεν είναι μια μακροπρόθεσμη λύση.»

«Χρειάζεστε ένα είδος ριζικής αλλαγής νοοτροπίας,» είπε, «και αυτή σημαίνει ότι πρέπει σχεδόν να αρχίσετε στην αρχή.»

Το Snehashis «Sne» Choudhury, Ph.D. “18, έχει εμφανιστεί με ποιους όρους τοξοτών μια «κομψή» λύση σε ένα θεμελιώδες πρόβλημα με τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που χρησιμοποιούν τις ενέργεια-πυκνές μεταλλικές ανόδους λίθιου: η μερικές φορές-καταστροφική αστάθεια λόγω των δενδριτών, που είναι σπονδυλικές στήλες του λίθιου που αυξάνονται από την άνοδο ως ιόντα ταξιδεύει μπρος-πίσω μέσω του ηλεκτρολύτη κατά τη διάρκεια των κύκλων δαπανών και απαλλαγής.

Εάν ο δενδρίτης σπάζει μέσω του διαχωριστή και φθάνει στην κάθοδο, το βραχυκυκλώνω και η πυρκαγιά μπορούν να εμφανιστούν. Οι στερεοί ηλεκτρολύτες έχουν αποδειχθεί για να καταστείλουν την αύξηση δενδριτών μηχανικά, αλλά εις βάρος της γρήγορης ιονικής μεταφοράς. Λύση Choudhury: Περιορίστε την αύξηση δενδριτών από τη δομή ο ίδιος του ηλεκτρολύτη, ο οποίος μπορεί να ελεγχθεί χημικά.

Χρησιμοποιώντας μια διαδικασία αντίδρασης η ομάδα τοξοτών που εισάγεται το 2015, χρησιμοποιούν τα «διασυνδεμένα τριχωτά nanoparticles» -- ένα εμβόλιο του πυριτίου nanoparticles και του α το πολυμερές σώμα (οξείδιο πολυπροπυλενίου) -- για να δημιουργήσουν έναν πορώδη ηλεκτρολύτη που μακραίνει αποτελεσματικά τα ιόντα διαδρομών πρέπει να πάρουν στο ταξίδι από την άνοδο στην κάθοδο και την πλάτη, αυξάνοντας εντυπωσιακά τη ζωή της ανόδου.

Το έγγραφό τους, «ηλεκτροεναπόθεση περιορισμού των μετάλλων στους δομημένους ηλεκτρολύτες,» δημοσιεύθηκε στα πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών. Choudhury και Dylan VU -- αυξανόμενο κατώτερο στη χημική εφαρμοσμένη μηχανική -- είναι ομο-πρώτοι συντάκτες.

Το Choudhury, που διευθύνεται στο Πανεπιστήμιο του Stanford για τη μεταδιδακτορική εργασία του, επινόησε επίσης μια μέθοδο για την άμεση απεικόνιση των εσωτερικών έργων της πειραματικής μπαταρίας τους. Η ομάδα επιβεβαίωσε τις θεωρητικές προβλέψεις για την αύξηση δενδριτών με τη συσκευή Choudhury.

«Αυτό είναι κάτι που έχω θελήσει να κάνω για, υποθέτω, τη διάρκεια ζωής τριών σπουδαστών Ph.D.,» εν λόγω τοξότης, που ήταν στο Cornell από το 2000, με ένα γέλιο. «Ποιο Sne ήταν σε θέση να κάνει ήταν σχέδιο ένα κύτταρο που μας επέτρεψε, πολύ κομψά, απεικονίζει τι εμφανίζεται στη διεπαφή λίθιο-μετάλλων, που δίνει μας τώρα τη δυνατότητα να υπερβεί τις θεωρητικές προβλέψεις.»

Μια άλλη καινοτομία αυτής της εργασίας, τοξότης εν λόγω, «ανατρέπει κάτι ενός κανόνα» στην επιστήμη μπαταριών. Πολύ υποστηρίζεται ότι, προκειμένου να κατασταλθεί η αύξηση δενδριτών, ο διαχωριστής μέσα στην μπαταρία πρέπει να είναι ισχυρότερος από το μέταλλο που προσπαθεί να καταστείλει, αλλά πορώδης πολυμερής διαχωριστής Choudhury -- με τα μέσα μεγέθη πόρων κάτω από 500 νανόμετρα -- παρουσιάστηκε για να συλληφθεί η αύξηση.