Numutkeun laporan média asing, sakelompok peneliti di Brookhaven National Laboratory (Brookhaven National Laboratory) Departemen Energi AS (DOE) parantos nangtukeun rinci anyar ngeunaan mékanisme réaksi internal tina batré anoda logam litium. , Hiji hambalan penting pikeun batré kandaraan listrik langkung mirah.

Panaliti batré di Brookhaven National Laboratory (Sumber gambar: Brookhaven National Laboratory)

Remanufacturing of Litium Anoda

Tina telepon pinter dugi ka kendaraan listrik, urang tiasa ningali tradisi. Sanaos batré litium parantos ngamungkinkeun seueur téknologi pikeun dianggo sacara lega, aranjeunna masih nyanghareupan tangtangan dina nyayogikeun kakuatan jarak jauh pikeun kendaraan listrik.

Battery500, aliansi anu dipingpin ku panalungtik universitas dibiayaan ku Laboratorium Nasional Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Departemen Energi AS sareng Departemen Energi AS, tujuanana pikeun nyiptakeun sél batré anu kapadetan énergi 500Wh/kg. Kalayan kecap sanésna, éta dua kali dénsitas énergi batré anu paling canggih ayeuna. Pikeun tujuan ieu, aliansi museurkeun kana batré anu didamel tina anoda logam litium.

Batré logam litium ngagunakeun logam litium salaku anoda. Sabalikna, lolobana batré litium ngagunakeun grafit salaku anoda. “Anoda litium mangrupikeun salah sahiji faktor konci pikeun ngahontal tujuan dénsitas énergi Battery500,” saur peneliti. “Kauntungannana nyaéta kapadetan énergi dua kali tina batré anu aya. Kahiji, kapasitas husus tina anoda pisan tinggi; Kadua, anjeun tiasa gaduh batré tegangan anu langkung luhur, sareng kombinasi duana tiasa gaduh dénsitas énergi anu langkung luhur.

Élmuwan geus lila dipikawanoh kaunggulan anoda litium; Kanyataanna, anoda litium logam nyaéta anoda munggaran gandeng ka katoda batré. Sanajan kitu, alatan kurangna “reversibility” tina anoda, nyaeta, kamampuhan pikeun ngecas ngaliwatan réaksi éléktrokimia malik, peneliti batré réngsé nepi ngagunakeun anodes grafit tinimbang anodes logam litium pikeun nyieun accu litium.

Ayeuna, saatos sababaraha dekade kamajuan, panalungtik yakin pikeun ngawujudkeun anoda logam litium anu tiasa dibalikkeun pikeun nyorong wates batré litium. Koncina nyaéta antarmuka, lapisan bahan padet anu kabentuk dina éléktroda batré nalika réaksi éléktrokimia.

“Lamun urang bisa pinuh ngartos panganteur ieu, éta bisa nyadiakeun hidayah penting pikeun rarancang bahan jeung pabrik anoda litium malikkeun,” ceuk peneliti. “Tapi pamahaman antarbeungeut ieu cukup tangtangan sabab éta lapisan bahan anu ipis pisan, ngan ukur sababaraha nanométer kandel, sareng sénsitip kana hawa sareng kalembaban, janten nanganan conto hésé.”

panganteur ieu visualized dina NSLS-II

Pikeun ngabéréskeun tantangan ieu sareng “tingali” komposisi kimia sareng struktur antarmuka, panalungtik ngagunakeun National Synchrotron Radiation Light Source II (NSLS-II), fasilitas pangguna tina DOE Science Office of Brookhaven National Laboratory, anu ngahasilkeun sinar-X super caang pikeun diajar sipat bahan panganteur dina skala atom.

Salian ngagunakeun kamampuan canggih nSLS-II, tim ogé kedah nganggo jalur sinar (stasiun ékspérimén) anu tiasa ngadeteksi sadaya komponén antarmuka, sareng nganggo sinar-X énergi tinggi (panjang gelombang pondok) pikeun ngadeteksi kristalin. jeung fase amorf.

“Tim kimia ngadopsi pendekatan multi-mode XPD, ngagunakeun dua téhnik béda disadiakeun ku beamline, X-ray difraksi (XRD) jeung fungsi distribusi (PDF) analisis,” ceuk peneliti. “XRD tiasa diajar fase kristalin, sareng PDF tiasa diajar fase amorf.”

Analisis XRD sareng PDF ngungkabkeun hasil anu pikaresepeun: Litium hidrida (LiH) aya dina antarmuka. Pikeun sababaraha dekade, élmuwan geus arguing ngeunaan ayana LiH dina panganteur, nyieun kateupastian ngeunaan mékanisme réaksi dasar nu ngabentuk panganteur dina.

“LiH sareng litium fluorida (LiF) gaduh struktur kristal anu sami. Klaim urang ngeunaan kapanggihna LiH geus questioned ku sababaraha urang anu yakin yén urang salah LiF pikeun LiH, “ceuk panalungtik.

Dina panempoan kontrovérsi aub dina ulikan sarta tantangan teknis ngabedakeun LiH ti LiF, tim peneliti mutuskeun nyadiakeun sababaraha lembar bukti ayana LiH, kaasup ngalakonan percobaan paparan hawa.

Panaliti nyarios: “LiF stabil dina hawa, tapi LiH henteu stabil. Lamun urang ngalaan panganteur kana hawa beueus, sarta lamun jumlah sanyawa nurun kana waktu, urang bisa mastikeun yén kami memang ningali LiH, moal LiF, sarta éta LiF. Kusabab hese ngabédakeun LiH tina LiF sareng ékspérimén paparan hawa teu acan kantos dilakukeun sateuacanna, LiH paling dipikaresep janten salah kaprah LiF dina seueur laporan literatur, atanapi henteu katalungtik kusabab dékomposisi LiH dina lingkungan anu lembab. ”

Panalungtik nuluykeun. “Karya persiapan sampel anu dilakukeun ku PNNL penting pisan pikeun ieu panalungtikan. Kami curiga yén seueur jalma gagal pikeun ngaidentipikasi LiH sabab sampelna kakeunaan lingkungan anu lembab sateuacan ékspérimén. Upami anjeun henteu ngumpulkeun conto anu leres, segel conto sareng conto Pengiriman barang, anjeun tiasa sono LiH. ”

Salian confirming ayana LiH, tim ogé direngsekeun sejen misteri lila-ngadeg sabudeureun LiF. LiF geus lila dianggap komponén mangpaat tina panganteur, tapi teu saurang ogé pinuh understands alesanana. Tim nangtukeun béda struktural LiF dina panganteur jeung lolobana béda struktural LiF sorangan, sarta kapanggih yén urut diwanohkeun angkutan ion litium antara anoda jeung katoda.

Élmuwan batré ti Brookhaven National Laboratory, laboratorium nasional sanés, sareng paguron luhur terus gawé bareng. Panaliti nyarios yén hasil ieu bakal nyayogikeun pitunjuk praktis anu diperyogikeun pikeun ngembangkeun anoda logam litium.