Li gorî nûçeyên medyaya biyanî, komek lêkolînerên li Laboratory National Brookhaven (Brookhaven National Laboratory) ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî (DOE) hûrguliyên nû derbarê mekanîzmaya reaksiyonê ya hundurîn a bataryayên anodê yên metalê yên lîtiumê de destnîşan kirin. , Ji bo bataryayên wesayîtên elektrîkê yên erzantir gavek girîng.

Lekolînwanên bataryayê li Laboratoriya Neteweyî ya Brookhaven (Çavkaniya wêneyê: Laboratoriya Neteweyî ya Brookhaven)

Remanufacturing of Lithium Anode

Ji têlefonên biaqil bigire heya wesayîtên elektrîkê, em dikarin kevneşopiyê bibînin. Her çend bataryayên lîtiumê hişt ku gelek teknolojiyên bi berfirehî werin bikar anîn, ew hîn jî di peydakirina hêza dûr-dûr ji bo wesayîtên elektrîkê de bi dijwariyan re rû bi rû dimînin.

Battery500, hevalbendiyek ku ji hêla lêkolînerên zanîngehê ve têne rêve kirin ku ji hêla Laboratory National Pacific Northwest (PNNL) ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî û Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî ve hatî fînanse kirin, armanc dike ku şaneyek pîlê bi dravbûna enerjiyê 500Wh/kg biafirîne. Bi gotineke din, ew du qat enerjiya enerjiyê ya bataryayên herî pêşkeftî yên îroyîn e. Ji bo vê armancê, hevalbend balê dikişîne ser bataryayên ku ji anodên metal ên lîtiumê hatine çêkirin.

Pîlên metal ên lîtiumê wekî anodê metala lîtiumê bikar tînin. Berevajî vê, piraniya bataryayên lîtiumê grafît wekî anode bikar tînin. Lekolînwanan got: “Anoda lîtium yek ji faktorên sereke ye ku di gihîştina armanca tîrêjiya enerjiyê ya Battery500 de.” “Awantaj ev e ku dendika enerjiyê du caran ji bataryayên heyî ye. Ya yekem, kapasîteya taybetî ya anode pir zêde ye; ya duyemîn, hûn dikarin bataryayek voltaja bilindtir hebe, û berhevkirina van her duyan dikare bibe xwedî tansiyonek enerjiyê ya bilind.”

Zanyaran ji mêj ve avantajên anodes lîtium nas kirine; di rastiyê de, anoda metalê ya lîtium yekem anodê ye ku bi katoda pîlê ve girêdayî ye. Lêbelê, ji ber nebûna “vegerandina” ya anodê, ango şiyana barkirinê bi reaksiyonên elektrokîmyayî yên berepaş ve, lêkolînerên pîlê dawî li anodê grafît li şûna anodên metal ên lîtium bikar anîn da ku bataryayên lîtiumê çêbikin.

Naha, piştî bi dehsalan pêşkeftinê, lêkolîner pê bawer in ku anodek metalê ya lîtiumê ya paşveger fam bikin ku sînorên bataryayên lîtiumê bişkînin. Mifta navberê ye, tebeqeya materyalê ya hişk e ku di dema reaksiyona elektrokîmyayî de li ser elektrodên pîlê çêdibe.

“Heke em karibin bi tevahî vê navberê fam bikin, ew dikare rêbernameyek girîng ji bo sêwirana materyal û çêkirina anodên lîtiumê yên vegerî peyda bike,” lêkolîneran got. “Lê têgihîştina vê navberê pir dijwar e ji ber ku ew tebeqek materyalê pir zirav e, tenê çend nanometre qalind e, û ew ji hewa û nemiyê re hesas e, ji ber vê yekê hilgirtina nimûneyan dijwar e.”

Ev navber di NSLS-II de tê xuyang kirin

Ji bo ku van pirsgirêkan çareser bikin û “bibînin” pêkhatina kîmyewî û avahiya navberê, lêkolîneran Çavkaniya Ronahiya Radyasyona Neteweyî ya Synchrotron II (NSLS-II), saziyek bikarhêner a Ofîsa Zanistî ya DOE ya Laboratoriya Neteweyî ya Brookhaven, ku hilber dike, bikar anîn. tîrêjên Xê yên super geş ji bo lêkolîna taybetmendiyên materyalê yên navberê li ser pîvana atomê.

Digel karanîna kapasîteyên pêşkeftî yên nSLS-II, pêdivî ye ku tîmê xêzek tîrêjê (stasyona ceribandinê) jî bikar bîne ku dikare hemî pêkhateyên navberê kifş bike, û tîrêjên X-ê yên bi enerjiya bilind (bi dirêjahiya pêlên kurt) bikar bîne da ku tîrêjên krîstal tesbît bike. û qonaxên amorf.

“Tîma kîmyayê nêzîkatiya pir-mode ya XPD pejirand, du teknîkên cihêreng ên ku ji hêla tîrêjê ve hatî peyda kirin, dabeşkirina tîrêjê (XRD) û analîza fonksiyona belavkirinê (PDF) bikar anî,” lêkolîneran got. “XRD dikare qonaxên krîstal bixwîne, û PDF dikare qonaxên amorf bixwîne.”

Analîza XRD û PDF encamên balkêş eşkere kirin: Lithium hydride (LiH) di navberê de heye. Bi dehsalan, zanyar li ser hebûna LiH di navberê de nîqaş dikin, di derheqê mekanîzmaya reaksiyonê ya bingehîn a ku navberê pêk tîne de nediyariyê diafirînin.

“LiH û florîdê lîtium (LiF) strukturên krîstal ên pir dişibin hev in. Daxuyaniya me ya di derbarê vedîtina LiH de ji hêla hin kesên ku bawer dikin ku em LiF bi LiH xelet dikin ve hatî pirsîn,” lêkolîner got.

Ji ber nakokiyên ku di lêkolînê de cih digirin û dijwariyên teknîkî yên cihêkirina LiH ji LiF, tîmê lêkolînê biryar da ku gelek delîlan ji bo hebûna LiH peyda bike, di nav de pêkanîna ceribandinên vegirtina hewayê.

“Lêkolînvanan got: “LiF di hewayê de aram e, lê LiH ne aram e. Ger em navberê li hewaya şil derxînin, û heke mîqdara pêkhateyê bi demê re kêm bibe, em dikarin piştrast bikin ku em bi rastî LiH, ne LiF, dibînin û ew LiF e. Ji ber dijwariya cihêkirina LiH ji LiF û ceribandina vegirtina hewayê berê qet nehatiye kirin, bi îhtîmalek mezin LiH di gelek raporên wêjeyê de bi LiF-ê tê xelet kirin, an jî ew ji ber hilweşîna LiH di hawîrdorek şil de nayê dîtin. ”

Lêkolîner berdewam kir. “Karê amadekirina nimûneyê ku ji hêla PNNL ve hatî çêkirin ji bo vê lêkolînê krîtîk e. Em guman dikin ku gelek kes nekarin LiH nas bikin ji ber ku nimûneyên wan beriya ceribandinê li hawîrdorek şil hatine rûxandin.” Ger we mînakan rast berhev nekiribe, nimûne û nimûneyên barkirinê mohr bikin, dibe ku hûn LiH ji bîr nekin. ”

Ji bilî piştrastkirina hebûna LiH, tîmê di heman demê de sirek din a demdirêj li dora LiF jî çareser kir. LiF ji demek dirêj ve wekî hêmanek bikêr a pêwendiyê tê hesibandin, lê kes sedemê bi tevahî fam nake. Tîm cûdahiyên strukturî yên LiF-ê di hundurê navberê de û piraniya cûdahiyên strukturî yên LiF-ê bi xwe destnîşan kir, û dît ku ya berê veguhestina îyonên lîtiumê di navbera anod û katodê de pêşve xist.

Zanyarên bataryayê yên ji Laboratoriya Neteweyî ya Brookhaven, laboratîfên din ên neteweyî, û zanîngehan hevkariyê didomînin. Lekolînwanan got ku ev encam dê ji bo pêşkeftina anodên metalê yên lîtium rêbernameyek pratîkî ya pir hewce peyda bikin.