باتری لیتیوم Workhorse می تواند قدرتمندتر از طراحی جدید باشد

July 11, 2018

Lynden Archer، استاد شیمی مهندسی دانشگاه کورنل معتقد است که نیاز به فناوری باتری "انقلاب" است - و فکر می کند که آزمایشگاه او یکی از اولین عکس ها را اخراج کرده است.

آرچر گفت: "آنچه که ما در حال حاضر [در تکنولوژی باتری لیتیوم یون] واقع شده است در واقع در حد توانایی های خود است." "باتری لیتیوم یون که به نوبه خود در زمینه استفاده از فناوری های جدید الکترونیک تبدیل شده است، بیش از 90 درصد ظرفیت ذخیره سازی نظری خود را اجرا می کند. تغییرات جزئی مهندسی ممکن است به باتری های بیشتری با ذخیره سازی بیشتر منجر شود، اما این یک راه حل بلند مدت نیست "

او گفت: "شما نیاز به نوعی تغییر ذهنیت رادیکال دارید، و این بدان معنی است که شما باید ابتدا تقریبا از ابتدا شروع کنید."

Snehashis "Sne" Choudhury، Ph.D. '18، با آنچه آرچر یک راه حل "ظریف" برای یک مشکل اساسی با باتری های قابل شارژ که از آنند های لیتیوم فلزی با تراکم انرژی استفاده می کنند، گویای آن است: گاهی اوقات ناپایداری فاجعه بار به دلیل دندریت ها، که ستون های لیتیوم است که از آند به وجود می آید یون ها از طریق الکترولیت در طول چرخه شارژ و تخلیه به عقب و جلو حرکت می کنند.

اگر دندریت از بین جداساز عبور کند و به کاتد برسد، ممکن است دچار کوتاه شدن و آتش سوزی شود. نشان داده شده است که الکترولیت های جامد مکانیکی را برای جلوگیری از رشد دندریت، اما به هزینه انتقال سریع یون ها. راه حل Choudhury: رشد دندریت را با ساختار الکترولیت خود، که می تواند از نظر شیمیایی کنترل شود، را از بین ببرد.

با استفاده از یک روش واکنش، گروه آرچر در سال 2015 معرفی شدند، آنها از "نانوذرات مضر متقاطع" استفاده می کنند - یک پیوند از نانوذرات سیلیکا و یک پلیمر کاربردی شده (پلی پروپیلن اکسید) - برای ایجاد الکترولیت متخلخل که به طور موثر طول می کشد مسیر یون ها باید برای حرکت از آند به کاتد و عقب، به طور چشمگیری افزایش عمر آند.

مقاله خود، "محدود کردن الکترودهایی فلزات در الکترولیت های ساختاری"، در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد . Choudhury و Dylan Vu - کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی - اولین نویسندگان هستند.

Choudhury، که به خاطر استادش در دانشکده خود به دانشگاه استنفورد رفته است، روش دیگری را برای تجسم مستقیم کارهای داخلی باتری آزمایشی خود طراحی کرده است. این گروه پیش بینی های نظری در مورد رشد دندریت با دستگاه چودوری انجام داد.

آرچر، که از سال 2000 در کورنل بوده است، با خنده گفت: "این چیزی است که من می خواستم انجام دهم، به نظر من، سه دوره تحصیلی دانش آموزان Ph.D." "آنچه که سین توانست انجام دهد، طراحی یک سلول بود که به ما اجازه داده شد، بسیار زیبایی، تجسم آنچه در رابط کاربری لیتیوم فلز اتفاق می افتد، به ما اجازه می دهد تا فراتر از پیش بینی های نظری برویم."

آرچر گفت، یکی دیگر از نوآوری های این کار، "علم باتری" چیزی است که از یک قاعده لغو می شود ". مدتها گفته شده است که برای جلوگیری از رشد دندریت، جداساز داخل باتری باید قویتر از فلزی باشد که در حال تلاش برای سرکوب آن است، اما جداساز پلیمری متخلخل Choudhury - با اندازه متوسط ​​منافذ زیر 500 نانومتر - نشان داده شده است که دستگیری رشد.