Dị ka akụkọ mgbasa ozi si mba ọzọ si kwuo, otu ndị na-eme nchọpụta na Brookhaven National Laboratory (Brookhaven National Laboratory) nke US Department of Energy (DOE) ekpebiela nkọwa ọhụrụ banyere usoro mmeghachi omume n’ime nke batrị lithium metal anode. , Nzọụkwụ dị mkpa maka batrị ụgbọ ala eletrik dị ọnụ ala.

Ndị nyocha batrị na Brookhaven National Laboratory (isi mmalite foto: Brookhaven National Laboratory)

Mweghachi nke Lithium Anode

Site na ekwentị smart gaa na ụgbọ ala eletrik, anyị nwere ike ịhụ ọdịnala. Ọ bụ ezie na batrị lithium emewo ka ọtụtụ teknụzụ nwee ike iji ya mee ihe, ha ka na-eche ihe ịma aka ihu n’inye ọkụ dị anya maka ụgbọ ala eletrik.

Battery500, njikọ aka nke ndị nyocha mahadum na-akwado nke US Department of Energy’s Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) na US Department of Energy, na-achọ ịmepụta cell batrị nwere njupụta ume nke 500Wh/kg. N’ikwu ya n’ụzọ ọzọ, ọ bụ njupụta ike okpukpu abụọ nke batrị kachasị elu taa. Iji mezuo nke a, njikọ aka na-elekwasị anya na batrị nke lithium metal anodes.

Batrị metal lithium na-eji lithium metal dị ka anode. N’ụzọ dị iche, ọtụtụ batrị lithium na-eji graphite dị ka anode. “Lithium anode bụ otu n’ime isi ihe na-erute ihe mgbaru ọsọ ike ike batrị 500,” ndị nchọpụta ahụ kwuru. “Uru ya bụ na njupụta ike ji okpukpu abụọ karịa nke batrị ndị dị adị. Mbụ, ikike kpọmkwem nke anode dị oke elu; nke abụọ, ị nwere ike ịnwe batrị voltaji dị elu, na njikọta nke abụọ ahụ nwere ike inwe njupụta ume dị elu.”

Ndị ọkà mmụta sayensị achọpụtawo ogologo oge na uru nke lithium anodes; n’ezie, lithium metal anode bụ anode mbụ jikọtara na batrị cathode. Otú ọ dị, n’ihi enweghị “mgbanwe” nke anode, ya bụ, ikike ịgba ụgwọ site na mmeghachi omume electrochemical nke na-agbanwe agbanwe, ndị na-eme nchọpụta batrị kwụsịrị iji graphite anodes kama lithium metal anodes iji mee batrị lithium.

Ugbu a, ka ọtụtụ iri afọ nke ọganihu gachara, ndị na-eme nchọpụta nwere obi ike na ha ga-aghọta a reversible lithium metal anode iji kwagide ókè nke lithium batrị. Isi ihe bụ interface, oyi akwa ihe siri ike nke na-etolite na electrodes batrị n’oge mmeghachi omume electrochemical.

“Ọ bụrụ na anyị nwere ike ịghọta nke ọma interface a, ọ nwere ike inye nduzi dị mkpa maka imepụta ihe na imepụta nke lithium anodes na-agbanwe agbanwe,” ka ndị nchọpụta ahụ kwuru. “Mana ịghọta nke a interface bụ nnọọ ihe ịma aka n’ihi na ọ bụ ihe dị gịrịgịrị oyi akwa nke ihe onwunwe, naanị nanometer ole na ole, ọ na-enwe mmetụta nke ikuku na iru mmiri, ya mere, ijikwa samples dị aghụghọ.”

A na-ahụ anya interface a na NSLS-II

Iji dozie ihe ịma aka ndị a ma “lee” ihe mejupụtara kemịkalụ na nhazi nke interface ahụ, ndị nchọpụta ahụ jiri National Synchrotron Radiation Light Source II (NSLS-II), onye ọrụ nke DOE Science Office of Brookhaven National Laboratory, nke na-emepụta. X-ray na-egbuke egbuke nke ukwuu iji mụọ njirimara ihe nke interface na ọnụ ọgụgụ atọm.

Na mgbakwunye na iji ikike dị elu nke nSLS-II, otu ahụ kwesịkwara iji eriri beam (ọdụ nnwale) nke nwere ike ịchọpụta ihe niile dị na interface ahụ, ma jiri ọkụ ọkụ dị elu (obere ogologo oge) X-ray iji chọpụta crystalline. na akụkụ amorphous.

“Ndị otu chemistry nakweere usoro XPD multi-mode, na-eji usoro abụọ dị iche iche nke beamline, X-ray diffraction (XRD) na ọrụ nkesa (PDF) na-enye,” ndị nchọpụta ahụ kwuru. “XRD nwere ike mụọ usoro kristal, PDF nwekwara ike mụọ usoro amorphous.”

Nyocha XRD na PDF kpughere nsonaazụ na-atọ ụtọ: Lithium hydride (LiH) dị na interface ahụ. Ruo ọtụtụ iri afọ, ndị ọkà mmụta sayensị na-arụrịta ụka banyere ịdị adị nke LiH na interface ahụ, na-emepụta ejighị n’aka banyere usoro mmeghachi omume bụ isi nke na-emepụta interface ahụ.

“LiH na lithium fluoride (LiF) nwere ụdị kristal yiri ya. Ụfọdụ ndị kwenyere na anyị na-emehie LiF maka LiH, “onye nyocha ahụ kwuru.

N’ihi esemokwu dị na ọmụmụ ihe ahụ na ihe ịma aka nkà na ụzụ nke ịmata ọdịiche dị n’etiti LiH na LiF, ndị ọrụ nyocha ahụ kpebiri ịnye ọtụtụ ihe akaebe maka ịdị adị nke LiH, gụnyere ịme nyocha ikuku.

“Ndị nchọpụta kwuru: “LiF kwụsiri ike na ikuku, mana LiH anaghị eguzosi ike. Ọ bụrụ na anyị kpughee interface ahụ na ikuku iru mmiri, ma ọ bụrụ na ọnụ ọgụgụ nke onyinye na-ebelata ka oge na-aga, anyị nwere ike ikwenye na anyị na-ahụ LiH n’ezie, ọ bụghị LiF, na ọ bụ LiF. N’ihi ihe isi ike nke ịmata ọdịiche dị n’etiti LiH na LiF na nnwale ikpughe ikuku na-emetụbeghị mbụ, LiH nwere ike imehie LiF n’ọtụtụ akwụkwọ akụkọ, ma ọ bụ na-ahụghị ya n’ihi na LiH rere ure na gburugburu iru mmiri. ”

Onye nyocha ahụ gara n’ihu. “Ọrụ nkwadebe ihe atụ nke PNNL mere dị oke mkpa na nyocha a. Anyị na-eche na ọtụtụ ndị anaghị achọpụta LiH n’ihi na ekpughere ihe nlele ha na gburugburu iru mmiri tupu nnwale ahụ. ” Ọ bụrụ na ịnakọtaghị ihe nlele ahụ nke ọma, mechie nlele na nlele mbupu, ị nwere ike tufuo LiH. ”

Na mgbakwunye na ịkwado ịdị adị nke LiH, ndị otu ahụ doziri ihe omimi ọzọ dị ogologo oge gbara LiF gburugburu. Ogologo oge a na-ewere LiF dị ka akụkụ bara uru nke interface ahụ, mana ọ dịghị onye ghọtara ihe kpatara ya. Ndị otu ahụ kpebiri ihe dị iche iche nhazi nke LiF n’ime interface na ọtụtụ n’ime ọdịiche nhazi nke LiF n’onwe ya, wee chọpụta na nke mbụ kwalitere mbufe ion lithium n’etiti anode na cathode.

Ndị ọkà mmụta sayensị batrị sitere na Brookhaven National Laboratory, ụlọ nyocha mba ndị ọzọ, na mahadum na-aga n’ihu na-arụkọ ọrụ. Ndị nchọpụta ahụ kwuru na nsonaazụ ndị a ga-enye nduzi bara uru dị mkpa maka mmepe nke anodes metal lithium.