Dapre rapò medya etranje yo, yon gwoup chèchè nan Brookhaven National Laboratory (Brookhaven National Laboratory) nan Depatman Enèji Ameriken an (DOE) te detèmine nouvo detay sou mekanis reyaksyon entèn nan ityòm metal anod pil. , Yon etap enpòtan pou pi bon mache pil machin elektrik.

Chèchè batri nan Brookhaven National Laboratory (Sous imaj: Brookhaven National Laboratory)

Remanifakti nan Anòd ityòm

Soti nan telefòn entelijan nan machin elektrik, nou ka wè tradisyon an. Malgre ke pil ityòm yo te pèmèt anpil teknoloji yo dwe lajman itilize, yo toujou fè fas a defi nan bay pouvwa long distans pou machin elektrik.

Battery500, yon alyans ki te dirije pa chèchè inivèsite finanse pa Depatman Enèji Pasifik Nòdwès Nasyonal Laboratwa a (PNNL) ak Depatman Enèji Ameriken an, gen pou objaktif pou kreye yon selil batri ak yon dansite enèji nan 500Wh/kg. Nan lòt mo, li se de fwa dansite enèji nan pil ki pi avanse jodi a. Pou sa ka fèt, alyans lan konsantre sou pil ki fèt ak anod metal ityòm.

Batri ityòm metal sèvi ak metal ityòm kòm anod la. Kontrèman, pifò pil ityòm itilize grafit kòm anod la. “Anòd ityòm nan se youn nan faktè kle nan rive nan objektif dansite enèji Battery500 la,” chèchè yo te di. “Avantaj la se ke dansite enèji a se de fwa sa ki nan pil ki deja egziste. Premyèman, kapasite espesifik anod la trè wo; Dezyèmman, ou ka gen yon batri vòltaj ki pi wo, ak konbinezon an nan de la ka gen yon pi gwo dansite enèji.

Syantis yo depi lontan rekonèt avantaj ki genyen nan anod ityòm; an reyalite, anod metal ityòm se premye anod makonnen ak katod batri a. Sepandan, akòz mank de “reversibilite” nan anod la, se sa ki, kapasite nan chaje nan yon reyaksyon elektwochimik revèsib, chèchè batri te fini itilize anod grafit olye pou yo anod metal ityòm fè pil ityòm.

Koulye a, apre plizyè deseni nan pwogrè, chèchè yo gen konfyans reyalize yon anod metal revèsib ityòm pouse limit yo nan pil ityòm. Kle a se koòdone a, kouch materyèl solid ki fòme sou elektwòd batri a pandan reyaksyon elektwochimik la.

“Si nou ka konplètman konprann koòdone sa a, li ka bay konsèy enpòtan pou konsepsyon materyèl la ak fabrike nan anod ityòm revèsib,” chèchè yo te di. “Men, konprann koòdone sa a se byen yon defi paske li se yon kouch materyèl trè mens, sèlman kèk nanomèt epè, epi li sansib a lè ak imidite, kidonk manyen echantiyon yo difisil.”

Koòdone sa a parèt nan NSLS-II

Yo nan lòd yo rezoud defi sa yo ak “wè” konpozisyon chimik la ak estrikti nan koòdone a, chèchè yo te itilize National Synchrotron Radiation Light Source II (NSLS-II), yon etablisman itilizatè nan Biwo Syans DOE nan Brookhaven National Laboratory, ki pwodui. super klere X-ray yo etidye pwopriyete yo materyèl nan koòdone nan sou echèl la atomik.

Anplis de sa nan sèvi ak kapasite yo avanse nan nSLS-II, ekip la tou bezwen sèvi ak yon liy gwo bout bwa (estasyon eksperimantal) ki ka detekte tout eleman nan koòdone a, epi sèvi ak gwo enèji (kout-longè ond) reyon X yo detekte cristalline. ak faz amorphe.

“Ekip chimi a te adopte apwòch milti-mòd XPD, lè l sèvi avèk de teknik diferan ki bay nan analiz la liy beamline, difraksyon X-ray (XRD) ak fonksyon distribisyon (PDF),” chèchè yo te di. “XRD ka etidye faz cristalline, ak PDF ka etidye faz amorphe.”

Analiz XRD ak PDF revele rezilta enteresan: Ityòm idride (LiH) egziste nan koòdone a. Pou dè dekad, syantis yo te diskite sou egzistans LiH nan koòdone a, kreye ensètitid sou mekanis reyaksyon debaz ki fòme koòdone a.

“LiH ak fliyò ityòm (LiF) gen estrikti kristal ki sanble anpil. Reklamasyon nou an sou dekouvèt LiH te kesyone pa kèk moun ki kwè ke nou erè LiF ak LiH,” chèchè a te di.

Nan sans de konfli ki enplike nan etid la ak defi teknik yo nan distenge LiH ak LiF, ekip rechèch la deside bay plizyè moso prèv pou egzistans lan nan LiH, ki gen ladan fè eksperyans lè ekspoze.

“Chèchè yo te di: “LiF se ki estab nan lè a, men LiH se enstab. Si nou ekspoze koòdone a nan lè imid, epi si kantite konpoze an diminye sou tan, nou ka konfime ke nou tout bon wè LiH, pa LiF, epi li se LiF. Akòz difikilte pou yo distenge LiH ak LiF ak eksperyans ekspoze lè a pa janm te fèt anvan, LiH gen plis chans yo dwe fè erè pou LiF nan anpil rapò literati, oswa li pa obsève akòz dekonpozisyon LiH nan yon anviwònman imid. ”

Chèchè a kontinye. “Travay preparasyon echantiyon PNNL fè a enpòtan anpil pou rechèch sa a. Nou sispèk ke anpil moun pa rive idantifye LiH paske echantiyon yo te ekspoze a yon anviwònman imid anvan eksperyans la. Si ou pa t ‘kolekte echantiyon yo kòrèkteman, sele echantiyon yo ak echantiyon Shipping, ou ka manke LiH. ”

Anplis konfime egzistans LiH, ekip la te rezoud yon lòt mistè ki antoure LiF. LiF depi lontan te konsidere kòm yon eleman benefisye nan koòdone a, men pesonn pa konprann konplètman rezon an. Ekip la te detèmine diferans estriktirèl LiF nan koòdone a ak pi fò nan diferans estriktirèl LiF tèt li, epi li te jwenn ke ansyen an ankouraje transpò iyon ityòm ant anod la ak katod la.

Syantis batri ki soti nan Brookhaven National Laboratory, lòt laboratwa nasyonal, ak inivèsite kontinye kolabore. Chèchè yo te di ke rezilta sa yo pral bay konsèy pratik ki nesesè anpil pou devlopman anod metal ityòm.