Ο εξευμενισμός των δενδριτών θα μπορούσε να αποφέρει καλύτερες μπαταρίες ιόντων λιθίου

Ο εξευμενισμός των δενδριτών θα μπορούσε να αποφέρει καλύτερες μπαταρίες ιόντων λιθίου

Ο εξευμενισμός των δενδριτών θα μπορούσε να αποφέρει καλύτερες μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Οι ερευνητές έχουν φτάσει στο σημείο όπου έχουν κατανοήσει πλήρως τους μηχανισμούς πίσω από έναν κοινό τύπο αστοχίας στις μπαταρίες ιόντων λιθίου που προκαλείται από το σχηματισμό και την ανάπτυξη των ηλεκτρικών δενδριτών, τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στο σχεδιασμό ταχύτερης φόρτισης και μακρύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Οι δενδρίτες είναι σχηματισμοί λιθίου που αναπτύσσονται μέσα στις μπαταρίες και επειδή μεγαλώνουν ταχύτερα ενώ εκτίθενται σε μεγάλα ηλεκτρικά ρεύματα για γρήγορη επαναφόρτιση, οι δενδρίτες περιορίζουν την ταχύτητα της επαναφόρτισης.

Ο Edwin García, καθηγητής υλικοτεχνικής στο Πανεπιστήμιο Purdue δήλωσε . “Ο καλύτερος έλεγχος ανάπτυξης των δενδριτών θα οδηγούσε σε ταχύτερη φόρτιση των μπαταριών λιθίου”.

Οι μπαταρίες έχουν δύο ηλεκτρόδια, που ονομάζονται άνοδος και κάθοδος, διαχωρισμένα με μονωτικό πολυμερές. Οι δενδρίτες που αναπτύσσονται σε σχήμα βελόνας μπορεί να παραβιάζουν το διαχωριστικό φράγμα, καταστρέφοντας την μπαταρία.

Τα νέα ερευνητικά στοιχεία που αναλύθηκαν λεπτομερώς δημοσιεύθηκαν στο διαδίκτυο στις 1 Νοεμβρίου στο online επιστημονικό περιοδικό Nano Energy και θα εμφανιστεί σε κάποιο μελλοντικό τεύχος σε έντυπη μορφή. Το έγγραφο συντάχθηκε από τον μεταπτυχιακό φοιτητή Aniruddha Jana.

Η προηγούμενη έρευνα επικεντρώθηκε στους βασικούς μηχανισμούς και στην ηλεκτροχημεία των δενδριτών.

“Από τη στιγμή που ανακαλύψαμε ότι στην πραγματικότητα αυτό το ζήτημα είναι πολύ πιο περίπλοκο από ό, τι νομίζαμε, δυστυχώς προέκυψαν ορισμένα ζητήματα τα οποία απαιτούν άμεση επίλυση”, δήλωσε ο García.

Ήταν ήδη γνωστό ότι οι δενδρίτες έχουν δύο τρόπους ανάπτυξης. Ο ένας τρόπος λειτουργίας, βρίσκει το λίθιο να συσσωρεύεται σε στρώματα στο άκρο ή το καπάκι της μπαταρίας. Στη δεύτερη λειτουργία, οι δενδριτές αναπτύσσονται από τη βάση, η οποία είναι πολύ πιο γρήγορη και πιο επικίνδυνη από την επέκταση των άκρων.

Ωστόσο, μέχρι τώρα δεν ήταν γνωστός ο μηχανισμός για τη δεύτερη μορφή ανάπτυξης. Διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη λιθίου στο καπάκι δημιουργεί ένα είδος μορφής πίεσης που έχει ως αποτέλεσμα μια εκθετική ανάπτυξη στη βάση της μπαταρίας.

Τα ευρήματα αποκαλύπτουν επίσης έναν τρίτο τρόπο αύξησης του δενδριτίου, που ονομάζεται καθεστώς μικτής ανάπτυξης, ο οποίος συνδυάζει και τους δύο τρόπους.

Τα νέα ευρήματα θα ενσωματωθούν σε πιο εξελιγμένα μοντέλα έρευνας για να μελετήσουν και να προβλέψουν την ανάπτυξη των δενδριτών σε βελτιωμένα σχέδια μπαταριών.

«Η κατανόηση των μηχανισμών ανάπτυξης του δενδριτη αποτελεί το πρώτο βήμα για τον έλεγχο τους», είπε ο García. “Αυτό μας επιτρέπει να βρούμε πιο ρεαλιστικές στρατηγικές για την άμβλυνση της ανάπτυξης των δενδριτών, η οποία καθιστά ασφαλέστερες τις μπαταρίες και κατ’ επέκταση να βρούμε αποδοτικότερους τρόπους γρήγορης φόρτισης των μπαταριών”.

Μία προσέγγιση για την πιθανή επίλυση του προβλήματος είναι να αναγκάσουμε το λίθιο να αναπτυχθεί ομοιόμορφα και σχετικά επίπεδα, αντί για ετερογενή και μυτερά. Η ετερογενής ανάπτυξη σημαίνει ότι οι δενδρίτες αναπτύσσονται άνισα σε διάφορες θέσεις στην επιφάνεια της ανόδου. Οπότε αν μπορούσαμε να τα εξαναγκάσουμε να αναπτυχθούν ομοιόμορφα και με πιο ελεγχόμενο τρόπο, η μπαταρία θα μπορούσε να σχεδιαστεί για να φιλοξενήσει αυτή την ανάπτυξη, εμποδίζοντας τους σχηματισμούς να φθάσουν στην κάθοδο, δήλωσε ο García.

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Παρακαλώ εισάγετε το σχόλιο σας!
Παρακαλώ εισάγετε το όνομά σας