Bagaimana cara memperpanjang masa pakai baterai lithium dan meningkatkan keamanannya?
Dengan pertumbuhan pasar perangkat pintar digital dan kendaraan listrik yang berkelanjutan, baterai logam lithium dapat dikatakan sebagai salah satu teknologi penyimpanan energi densitas tinggi yang menjanjikan. Produsen lampu jalan LED adalah sumber cahaya dingin solid-state, yang memiliki karakteristik perlindungan lingkungan, tidak ada polusi, konsumsi daya rendah, efisiensi cahaya tinggi, dan umur panjang. Oleh karena itu, lampu jalan LED akan menjadi pilihan yang baik untuk transformasi hemat energi penerangan jalan. Lampu jalan LED adalah jenis sumber cahaya solid-state efisiensi tinggi yang dibentuk oleh persimpangan PN semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya dengan energi listrik yang lemah. Di bawah tegangan bias maju dan arus injeksi tertentu, lubang yang disuntikkan ke zona P dan elektron yang disuntikkan ke zona N berada di Setelah menyebar ke area aktif, foton dipancarkan melalui rekombinasi radiasi, yang secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi cahaya . Namun, salah satu kendala utama teknologi baterai logam lithium adalah munculnya dendrit lithium yang tidak terkendali, yang mengakibatkan kemampuan pengisian daya yang buruk dan potensi bahaya keamanan. Lampu jalan LED adalah jenis sumber cahaya solid-state efisiensi tinggi yang dibentuk oleh persimpangan PN semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya dengan energi listrik yang lemah. Di bawah tegangan bias maju dan arus injeksi tertentu, lubang yang disuntikkan ke zona P dan elektron yang disuntikkan ke zona N berada di Setelah menyebar ke area aktif, foton dipancarkan melalui rekombinasi radiasi, yang secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi cahaya .
Dendrit lithium adalah jarum yang tumbuh di permukaan logam lithium ketika lithium digunakan sebagai negatif atau anoda baterai. Ini dapat menyebabkan reaksi samping yang berbahaya, mengurangi kepadatan energi, dan bahkan menyebabkan korsleting elektroda, menyebabkan kebakaran atau ledakan.
Sebuah studi baru dari Arizona State University menemukan bahwa penggunaan lapisan tiga dimensi polydimethylsiloxane (PDMS) sebagai bahan matriks untuk anoda logam lithium dalam baterai dapat secara efektif menghambat pembentukan dendrit lithium. Perpanjang masa pakai baterai dan kurangi bahaya keselamatan. Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal top baru NatureEnergy pada 6 Maret.
Peneliti utama makalah ini, Profesor Jiang Hanqing, mengatakan bahwa penemuan ini memiliki implikasi penting untuk baterai lithium-ion, baterai lithium-air, dan baterai anoda logam lainnya. Karena hampir semua logam yang digunakan sebagai anoda baterai akan menghasilkan dendrit, seperti baterai seng, natrium dan aluminium.
Jianghanqing mengatakan bahwa dia dan timnya tidak mencoba memecahkan masalah dari perspektif material atau elektrokimia, tetapi dari perspektif insinyur mesin. Dia berkata:"Penelitian yang diketahui menunjukkan bahwa jarum timah kecil atau kumis timah (mirip dengan dendrit) menonjol dari permukaan logam timah di bawah tekanan. Oleh karena itu, kami telah mempelajari alasan pertumbuhan dendrit lithium dengan analogi. -Menekankan."Kemungkinan"
Pada penelitian putaran pertama, para peneliti menambahkan lapisan PDMS fleksibel ke bagian bawah anoda baterai dan menemukan bahwa pertumbuhan dendrit lithium berkurang secara signifikan. Analisis peneliti's menunjukkan bahwa akumulasi tegangan pada elektroda lithium logam dilepaskan oleh matriks PDMS dalam bentuk deformasi kerutan, dan tren pengurangan dendrit ini secara langsung terkait dengan pelepasan tegangan.
& quot;Ini adalah eksperimen pertama yang membuktikan bahwa tegangan sisa memainkan peran kunci dalam pembentukan dendrit lithium," kata Jiang Hanqing.
Selain mempelajari mekanisme pertumbuhan dendrit lithium, tim Jiang Hanqing's juga mempelajari lebih lanjut bagaimana menggunakan fenomena ini (pelepasan stres untuk mengurangi pertumbuhan dendrit) untuk memperpanjang umur baterai logam lithium sambil mempertahankan energi yang lebih tinggi. kepadatan.
Metode yang diusulkan oleh peneliti adalah membuat matriks pdms menjadi struktur tiga dimensi dengan beberapa permukaan lengkung."Menggunakan gula batu dengan sejumlah besar pori-pori kecil sebagai templat, pdms memasuki pori-pori di dalam gula batu untuk membentuk basis jaringan yang berkesinambungan, dan kemudian melapisi lapisan tipis tembaga untuk menghantarkan elektron. Pori-pori ini diisi dengan lithium metalik. Jianghanqing menjelaskan:"Sebagai lapisan spons berpori, pdms dapat secara efektif mengurangi tekanan dan menghambat pertumbuhan dendrit.&kutipan;
