Els cristalls líquids com a electròlits a les bateries d'ions de liti permetran crear cèl·lules estables de metall de liti?
Contingut
Un estudi interessant de la Universitat Carnegie Mellon. Els científics han proposat utilitzar cristalls líquids en cèl·lules d'ions de liti per augmentar la seva densitat d'energia, estabilitat i capacitat de càrrega. Els treballs encara no han avançat, així que esperarem com a mínim cinc anys perquè acabin -si és possible.
Els cristalls líquids han revolucionat les pantalles, ara poden ajudar les bateries
Taula de continguts
- Els cristalls líquids han revolucionat les pantalles, ara poden ajudar les bateries
- Els cristalls líquids com a truc per obtenir un electròlit líquid-sòlid
En resum: els fabricants de cèl·lules d'ions de liti busquen actualment augmentar la densitat d'energia de les cèl·lules mentre mantenen o milloren el rendiment de les cèl·lules, incloent, per exemple, la millora de l'estabilitat a potències de càrrega més altes. La idea és fer que les bateries siguin més lleugeres, segures i més ràpides de recarregar. Una mica com el triangle ràpid-barat-bo.
Una de les maneres d'augmentar significativament l'energia específica de les cèl·lules (en 1,5-3 vegades) és l'ús d'ànodes de metall de liti (Li-metal).... No carboni ni silici, com abans, sinó liti, un element responsable directament de la capacitat de la cèl·lula. El problema és que aquesta disposició desenvolupa ràpidament dendrites de liti, sortints metàl·liques que amb el temps connecten els dos elèctrodes, danyant-los.
Els cristalls líquids com a truc per obtenir un electròlit líquid-sòlid
Actualment s'està treballant per empaquetar ànodes en diversos materials per formar una capa exterior que permeti el flux d'ions de liti però no permeti el creixement d'estructures sòlides. Una solució potencial al problema també és l'ús d'un electròlit sòlid, una paret a través de la qual les dendrites no poden penetrar.
Els científics de la Universitat Carnegie Mellon van adoptar un enfocament diferent: volen quedar-se amb electròlits líquids provats, però a base de cristalls líquids. Els cristalls líquids són estructures que es troben a mig camí entre el líquid i els cristalls, és a dir, sòlids amb una estructura ordenada. Els cristalls líquids són líquids, però les seves molècules estan molt ordenades (font).
A nivell molecular, l'estructura d'un electròlit de cristall líquid és només una estructura cristal·lina i, per tant, bloqueja el creixement de les dendrites. Tanmateix, encara estem davant d'un líquid, és a dir, d'una fase que permet que els ions flueixin entre els elèctrodes. El creixement de la dendrita està bloquejat, les càrregues han de fluir.
Això no s'esmenta a l'estudi, però els cristalls líquids tenen una altra característica important: un cop aplicada la tensió, es poden disposar en un ordre determinat (com podeu veure, per exemple, mirant aquestes paraules i la vora entre el negre lletres i un fons clar). Per tant, pot passar que quan la cèl·lula comenci a carregar-se, les molècules de cristall líquid es col·loquin en un angle diferent i "rascarin" els dipòsits dendrítics dels elèctrodes.
Visualment, s'assemblarà al tancament de les solapes, per exemple, al forat de ventilació.
L'inconvenient de la situació és això La Universitat Carnegie Mellon acaba de començar la investigació sobre nous electròlits... Ja se sap que la seva estabilitat és inferior a la dels electròlits líquids convencionals. La degradació cel·lular es produeix més ràpid, i aquesta no és la direcció que ens interessa. Tanmateix, és possible que amb el temps el problema es resolgui. A més, no esperem l'aparició de compostos en estat sòlid abans de la segona meitat de la dècada:
> LG Chem utilitza sulfurs en cèl·lules en estat sòlid. Comercialització d'electròlits sòlids no abans del 2028
Fotografia introductòria: Les dendrites de liti es formen a l'elèctrode d'una cèl·lula microscòpica d'ions de liti. La gran figura fosca a la part superior és el segon elèctrode. La "bombolla" inicial d'àtoms de liti es dispara en algun moment, creant un "bigotis" que és la base de la dendrita emergent (c) PNNL Unplugged / YouTube:
Això et pot interessar:
