Ho ea ka litlaleho tsa mecha ea litaba ea linaheng tse ling, sehlopha sa bafuputsi ba Brookhaven National Laboratory (Brookhaven National Laboratory) ea US Department of Energy (DOE) e entse qeto ea lintlha tse ncha mabapi le mochine o sebetsang ka hare oa libeteri tsa lithium metal anode. , Mohato oa bohlokoa bakeng sa libeteri tsa koloi tsa motlakase tse theko e tlaase.

Bafuputsi ba betri ho Brookhaven National Laboratory (Mohloli oa setšoantšo: Brookhaven National Laboratory)

Ho tsosolosoa ha Lithium Anode

Ho tloha ho lifono tse bohlale ho ea ho likoloi tsa motlakase, re ka bona moetlo. Le hoja libeteri tsa lithium li nolofalelitse mekhoa e mengata ea theknoloji hore e sebelisoe haholo, li ntse li tobana le mathata a ho fana ka matla a nako e telele bakeng sa likoloi tsa motlakase.

Battery500, e leng selekane se etelletsoeng pele ke bafuputsi ba univesithi e tšehelitsoeng ka lichelete ke Lefapha la Eneji la Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) le Lefapha la Matla la US, e ikemiselitse ho theha sele ea betri e nang le matla a mangata a 500Wh/kg. Ka mantsoe a mang, ke matla a habeli a matla a betri a tsoetseng pele haholo a kajeno. Ho fihlela sena, selekane se shebana le libeteri tse entsoeng ka linode tsa tšepe tsa lithium.

Libetri tsa tšepe tsa lithium li sebelisa tšepe ea lithium joalo ka anode. Ka lehlakoreng le leng, libeteri tse ngata tsa lithium li sebelisa graphite e le anode. “Lithium anode ke e ‘ngoe ea lintlha tse ka sehloohong tsa ho finyella pakane ea matla a matla a Battery500,” bafuputsi ba boletse. “Molemo ke hore matla a matla a matla a imenne habeli ho feta a libeteri tse teng. Ntlha ea pele, bokhoni bo khethehileng ba anode bo phahame haholo; ea bobeli, u ka ba le betri ea motlakase e phahameng, ’me ha li kopane ka bobeli li ka ba le matla a phahameng haholoanyane.”

Ke khale bo-rasaense ba hlokometse melemo ea lithium anode; ha e le hantle, anode ea tšepe ea lithium ke anode ea pele e kopantsoeng le cathode ea betri. Leha ho le joalo, ka lebaka la ho haelloa ke “reversible” ea anode, ke hore, bokhoni ba ho lefella ka karabelo ea electrochemical e fetohang, bafuputsi ba betri ba ile ba qetella ba sebelisa graphite anode ho e-na le lithium metal anode ho etsa libeteri tsa lithium.

Hona joale, ka mor’a lilemo tse mashome tsa tsoelo-pele, bafuputsi ba kholisehile hore ba tla fumana anode ea tšepe ea lithium e fetolehang ho sutumelletsa meeli ea libeteri tsa lithium. Senotlolo ke sehokelo, lera le tiileng la lintho tse bonahalang le bopang holim’a li-electrode tsa betri nakong ea karabelo ea electrochemical.

“Haeba re ka utloisisa sebopeho sena ka botlalo, se ka fana ka tataiso ea bohlokoa bakeng sa moralo oa thepa le ho etsa li-anode tsa lithium tse fetohang,” bafuputsi ba boletse. “Empa ho utloisisa sebopeho sena ke phephetso hobane ke lesela le lesesaane haholo la thepa, ke li-nanometers tse ‘maloa feela,’ me le khona ho mamella moea le mongobo, kahoo ho sebetsana le lisampole ho thata.”

Khokahano ena e bonoa ho NSLS-II

E le ho rarolla mathata ana le ho “bona” ​​sebopeho sa lik’hemik’hale le sebopeho sa sebopeho, bafuputsi ba ile ba sebelisa National Synchrotron Radiation Light Source II (NSLS-II), setsi sa basebetsi ba Ofisi ea Saense ea DOE ea Brookhaven National Laboratory, e hlahisang. X-rays e khanyang haholo ho ithuta thepa ea sebopeho sekala sa athomo.

Ntle le ho sebelisa bokhoni bo tsoetseng pele ba nSLS-II, sehlopha se boetse se hloka ho sebelisa mohala oa marang-rang (seteishene sa liteko) se khonang ho lemoha likarolo tsohle tsa sebopeho, ‘me se sebelise mahlaseli a X-ray a nang le matla a phahameng (short-wavelength) ho lemoha kristale. le mekhahlelo ea amorphous.

“Sehlopha sa k’hemistri se ile sa amohela mokhoa oa XPD oa mefuta e mengata, se sebelisa mekhoa e ‘meli e fapaneng e fanoeng ke beamline, X-ray diffraction (XRD) le tlhahlobo ea mosebetsi oa ho aba (PDF),” bafuputsi ba boletse. “XRD e ka ithuta mekhahlelo ea kristale, ‘me PDF e ka ithuta mekhahlelo ea amorphous.”

Tlhahlobo ea XRD le PDF e senotse liphetho tse khahlisang: Lithium hydride (LiH) e teng sebopehong. Ka lilemo tse mashome, bo-ramahlale ba ntse ba phehisana khang ka boteng ba LiH ka har’a sehokelo, ba baka ho hloka botsitso mabapi le mokhoa oa mantlha oa karabelo o etsang sebopeho.

“LiH le lithium fluoride (LiF) li na le meaho ea kristale e ts’oanang haholo. Taba ea rona mabapi le ho sibolloa ha LiH e ‘nile ea botsoa ke batho ba bang ba lumelang hore re etsa phoso ea LiF bakeng sa LiH,” mofuputsi o itse.

Ka lebaka la phehisano e amehang thutong le mathata a theknoloji ea ho khetholla LiH ho LiF, sehlopha sa lipatlisiso se ile sa etsa qeto ea ho fana ka likarolo tse ngata tsa bopaki ba boteng ba LiH, ho kenyelletsa le ho etsa liteko tsa ho pepeseha moeeng.

“Bafuputsi ba itse: “LiF e tsitsitse moeeng, empa LiH ha e tsitsa. Haeba re pepesetsa sebopeho moeeng o mongobo, ‘me haeba palo ea motsoako e fokotseha ha nako e ntse e ea, re ka tiisa hore ka sebele re bona LiH, eseng LiF, mme ke LiF. Ka lebaka la bothata ba ho khetholla LiH ho LiF le teko ea ho pepeseha moeeng ha e e-s’o ka e etsoa pele, LiH e ka ‘na ea e-ba phoso ka LiF litlalehong tse ngata tsa lingoliloeng, kapa ha e hlokomeloe ka lebaka la ho senyeha ha LiH sebakeng se mongobo. ”

Mofuputsi a tsoela pele. “Mohlala oa mosebetsi oa boitokiso o entsoeng ke PNNL o bohlokoa patlisisong ena. Re belaela hore batho ba bangata ba hloleha ho tseba LiH hobane lisampole tsa bona li ne li pepeselitsoe tikolohong e mongobo pele ho liteko. Haeba o sa bokella disampole ka nepo, tiisa disampole le disampole tsa Shipping, o ka fosa LiH. ”

Ntle le ho netefatsa boteng ba LiH, sehlopha se ile sa boela sa rarolla sephiri se seng sa nako e telele se potolohileng LiF. LiF ke khale e nkoa e le karolo e molemo ea sebopeho, empa ha ho motho ea utloisisang lebaka ka botlalo. Sehlopha se ile sa etsa qeto ea liphapang tsa sebopeho sa LiF ka har’a sebopeho le boholo ba liphapang tsa sebopeho sa LiF ka boeona, ‘me sa fumana hore ea pele e khothalletsa ho tsamaisoa ha lithium ion pakeng tsa anode le cathode.

Bo-rasaense ba betri ba tsoang Brookhaven National Laboratory, lilaboratori tse ling tsa naha, le liunivesithi li tsoela pele ho sebelisana. Bafuputsi ba boletse hore liphetho tsena li tla fana ka tataiso e sebetsang e hlokahalang bakeng sa nts’etsopele ea li-anode tsa tšepe tsa lithium.