Araka ny tatitry ny fampahalalam-baovao vahiny, vondrona mpikaroka ao amin’ny Brookhaven National Laboratory (Brookhaven National Laboratory) ao amin’ny Departemantan’ny Angovo amerikana (DOE) dia namaritra antsipiriany vaovao momba ny mekanika fanehoan-kevitra anatiny amin’ny bateria anode metaly lithium. , Dingana iray manan-danja ho an’ny bateria fiara elektrika mora kokoa.

Ireo mpikaroka momba ny bateria ao amin’ny Brookhaven National Laboratory (Loharano sary: ​​Brookhaven National Laboratory)

Remanufacturing ny Lithium Anode

Avy amin’ny telefaona finday ka hatramin’ny fiara elektrika dia hitantsika ny fomban-drazana. Na dia nahafahana nampiasa teknolojia maro aza ny bateria lithium, dia mbola miatrika fanamby izy ireo amin’ny fanomezana hery lavitra ho an’ny fiara elektrika.

Battery500, fiaraha-miasa tarihin’ny mpikaroka ao amin’ny anjerimanontolo novatsian’ny US Department of Energy’s Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) sy ny US Department of Energy, dia mikendry ny hamorona sela bateria manana hakitroky angovo 500Wh/kg. Raha lazaina amin’ny teny hafa, dia avo roa heny noho ny hakitroky ny angovo amin’ny bateria efa mandroso indrindra ankehitriny. Ho an’ity tanjona ity dia mifantoka amin’ny bateria vita amin’ny anodes metaly lithium ny fiaraha-miasa.

Ny bateria metaly litium dia mampiasa metaly lithium ho anode. Mifanohitra amin’izany, ny ankamaroan’ny bateria lithium dia mampiasa graphite ho anode. “Ny anode lithium dia iray amin’ireo antony lehibe amin’ny fanatratrarana ny tanjon’ny angovo angovo Battery500,” hoy ireo mpikaroka. “Ny tombony dia ny hakitroky ny angovo avo roa heny noho ny bateria efa misy. Voalohany, ny fahafahan’ny anode manokana dia avo be; faharoa, afaka manana bateria malefaka kokoa ianao, ary ny fitambaran’ireo roa ireo dia mety hanana hakitroky ny angovo ambony kokoa. ”

Efa ela no fantatry ny mpahay siansa ny tombony azo avy amin’ny anodes lithium; Raha ny marina, ny anode metaly lithium no anode voalohany miaraka amin’ny cathode bateria. Na izany aza, noho ny tsy fisian’ny “reversibilité” ny anode, izany hoe, ny fahafahana mamaly amin’ny alàlan’ny fanehoan-kevitra elektrokimia azo averina, ny mpikaroka momba ny bateria dia nifarana tamin’ny fampiasana anodes graphite fa tsy anodes metaly lithium mba hanaovana batterie lithium.

Ankehitriny, taorian’ny fandrosoana am-polony taona maro, ireo mpikaroka dia matoky ny hahatsapa ny anode metaly lithium azo averina hanosika ny fetran’ny bateria lithium. Ny fanalahidy dia ny interface, ny sosona fitaovana mafy miforona eo amin’ny electrodes ny bateria mandritra ny fanehoan-kevitra elektrôkimika.

“Raha azontsika tsara io fifandraisana io, dia afaka manome tari-dalana manan-danja ho an’ny famolavolana ara-materialy sy ny fanamboarana ny anodes lithium azo averina,” hoy ireo mpikaroka. “Saingy ny fahatakarana ity interface ity dia tena fanamby satria fitaovana tena manify izy io, kely nanometerana ny hateviny, ary mora mora amin’ny rivotra sy ny hamandoana, ka sarotra ny mikarakara santionany.”

Ity interface ity dia hita ao amin’ny NSLS-II

Mba hamahana ireo fanamby ireo sy “jereo” ny firafitry ny simika sy ny firafitry ny interface, ny mpikaroka dia nampiasa ny National Synchrotron Radiation Light Source II (NSLS-II), trano mpampiasa ny DOE Science Office of Brookhaven National Laboratory, izay mamokatra. taratra X-mamirapiratra be mba hianarana ny toetra ara-materialy amin’ny sehatra atomika.

Ho fanampin’ny fampiasana ny fahaiza-manao avo lenta amin’ny nSLS-II, ny ekipa dia mila mampiasa tsipika beam (toeram-panandramana) izay afaka mamantatra ny singa rehetra amin’ny interface, ary mampiasa taratra X-energy (fohy onjam-peo) hamantarana ny kristaly. ary amorphous phases.

“Ny ekipan’ny simia dia nandray ny fomba fiasa XPD multi-mode, mampiasa teknika roa samy hafa nomen’ny beamline, X-ray diffraction (XRD) ary ny fizarana asa (PDF) fanadihadiana,” hoy ny mpikaroka. “Ny XRD dia afaka mandalina ny dingana kristaly, ary ny PDF dia afaka mianatra dingana amorphous.”

Ny fanadihadiana XRD sy PDF dia namoaka valiny mampientam-po: Lithium hydride (LiH) dia misy ao amin’ny interface. Nandritra ny am-polony taona maro, ny mpahay siansa dia niady hevitra momba ny fisian’ny LiH ao amin’ny interface, ka miteraka tsy fahazoana antoka momba ny rafitra fanehoan-kevitra fototra izay mamorona ny interface.

“Ny LiH sy lithium fluoride (LiF) dia manana rafitra kristaly mitovy. Ny filazanay momba ny fahitana ny LiH dia nohadihadian’ny olona sasany izay mino fa diso ny LiF ho LiH, “hoy ny mpikaroka.

Raha jerena ny resabe ao anatin’ny fandalinana sy ny fanamby ara-teknika amin’ny fanavahana ny LiH amin’ny LiF, ny ekipa mpikaroka dia nanapa-kevitra ny hanome porofo maro momba ny fisian’ny LiH, anisan’izany ny fanaovana fanandramana amin’ny rivotra.

“Hoy ny mpikaroka: “Ny LiF dia miorina amin’ny rivotra, fa ny LiH dia tsy miovaova. Raha ampiharintsika amin’ny rivotra mando ny fifandraisana, ary raha mihena ny habetsahan’ny fitambarana rehefa mandeha ny fotoana, dia azontsika atao ny manamarina fa LiH tokoa no hitantsika, fa tsy LiF, ary LiF io. Noho ny fahasarotana amin’ny fanavahana ny LiH amin’ny LiF ary ny fanandramana fampidiran-drivotra dia tsy mbola natao hatrizay, ny LiH dia mety ho diso amin’ny LiF amin’ny tatitra momba ny literatiora maro, na tsy voamarika noho ny fahapotehan’ny LiH amin’ny tontolo mando. ”

Nanohy ny fikarohana ilay mpikaroka. “Ny asa fanomanana santionany nataon’ny PNNL dia tena ilaina amin’ity fikarohana ity. Miahiahy izahay fa maro ny olona tsy mahafantatra ny LiH satria ny santionany dia niharan’ny tontolo mando alohan’ny fanandramana. ” Raha tsy nanangona ny santionany araka ny tokony ho izy ianao, asio tombo-kase ny santionany sy ny fandefasana santionany, dia mety ho diso LiH ianao. ”

Ho fanampin’ny fanamafisana ny fisian’ny LiH, namaha ny mistery iray hafa efa ela manodidina ny LiF ihany koa ny ekipa. Efa ela no noheverina ho singa mahasoa amin’ny interface tsara ny LiF, saingy tsy misy mahafantatra tsara ny antony. Ny ekipa dia namaritra ny fahasamihafan’ny rafitry ny LiF ao anatin’ny interface ary ny ankamaroan’ny fahasamihafan’ny rafitry ny LiF mihitsy, ary nahita fa ny voalohany dia nampiroborobo ny fitaterana ny lithium ions eo anelanelan’ny anode sy ny cathode.

Mbola miara-miasa ny mpahay siansa momba ny bateria avy amin’ny Brookhaven National Laboratory, ny laboratoara nasionaly hafa ary ny oniversite. Nilaza ny mpikaroka fa ireo valiny ireo dia hanome torolàlana azo ampiharina ilaina indrindra amin’ny fampivoarana ny anodes metaly lithium.