Lityum iyon pillerin kapasitesini 10 kat artırmanın bir yolunu buldum

Dünya çapında düzinelerce bilimsel grup, lityum iyon pillerin kapasitesini önemli ölçüde artıracak seçenekler arıyor. Silikonun yapıya girmesi ümit verici bir yön olarak kabul edilir, ancak kırılganlığı, buna dayanan bileşiklerin kırılganlığı ve diğer problemler buna uzun süre izin vermedi.

Ancak Japonya'daki bilim adamları silikon sorununa bir çözüm bulmayı başardılar gibi görünüyor. Gerekli gücü ve dayanıklılığı sağlayan nano boyutlu silikon yaylardan yapılmış yeni bir anot tasarımı geliştirdiler.

Modern lityum iyon piller ve dezavantajları

İlk olarak, lityum iyon pillerin nasıl çalıştığı hakkında birkaç söz. Yani, bildiğiniz gibi, bir pil bir çift elektrot (katot ve anot) ve bir elektrolitik solüsyondan oluşur. Dolayısıyla elektrolitin asıl görevi, lityum iyonlarının katot ile anot arasında transfer edilmesidir ki bu sadece grafitten yapılmıştır.

Bu nedenle, pil şarjı sırasında lityum iyonları katot-çözelti-anot yolu boyunca hareket eder. Boşaltma sürecinde iyonların hareketi ters yönde gerçekleşir.

Bu tasarım kendini kanıtladı ve bir düzineden fazla yıldır işe yaradı. Ancak tüm bu hata ayıklanmış tasarımın ana dezavantajı, bir lityum iyonunu depolamak için grafit anotta aynı anda altı karbon atomunun kullanılması gerektiği gerçeğinde yatmaktadır. Bu nedenle bu piller düşük enerji yoğunluğuna sahiptir.

Silikon ve kullanımları

Bununla birlikte, silikon gibi bir malzemeye bakarsak, atomlarından biri aynı anda dört lityum iyonuyla bağlanabilir ve bu da enerji yoğunluğunda neredeyse 10 kat artış sağlar. Her şey yolunda görünüyor, ancak bilim adamları hala silikonu stabilize edemediler.

Önemli bir genişlemeye eğilimli olduğu için (orijinal hacmin% 400'üne kadar), kasılmalar ve Batarya çalışması sırasında kırılma, tüm bu deformasyon etkileri silikon anotları yok etti. yeterince hızlı.

Okinawa Lisansüstü Teknoloji ve Teknoloji Enstitüsü'nden (OSIT) bir araştırma ekibi, silikon anodun stabilize edilmesi sorununa çözüm önerdi. Mühendisler, yüksek enerji yoğunluğu ve batarya kararlılığı koşullarının karşılanacağı altın bir ortalama bulmak için çeşitli kalınlıklarda silikon katmanları ile bir dizi deney yaptılar.

Bilim adamları, silikon tabakası arttıkça önce sertlikte bir artış olduğunu ve belirli bir noktadan sonra keskin bir düşüş olduğunu bulmuşlardır. Böyle bir geçişin nedenini daha detaylı incelemeye karar verildi ve bu, bilim adamlarının kurabildikleri şeydi.

Silikon, metalik nanopartiküller üzerine biriktirildiğinde, ters koni şeklindeki küçük sütunların oluşmaya başladığı ve tepeye doğru kalınlaştığı ortaya çıktı.

Artan sayıda silikon atomunun birikmesiyle ve buna bağlı olarak sütunların büyümesiyle, o kadar geniştir ki birbirlerine dokunurlar ve böylece nanometrenin kemerli yapısını oluştururlar ölçek.

Böyle bir yapı oldukça güçlüdür ve hatta inşaatta insanlar tarafından kullanılmaktadır. Ve bu nano kemerler oluşmadan önce yapının oldukça zayıf olduğu ve daha da fazla büyümelerinin delikli süngerimsi bir yapı oluşturduğu ortaya çıktı ki bu çok etkili değil.

Ve sadece bu tür kemerlerin oluşumu anında, artan bir şarj kapasitesi sağlamayı mümkün kılan ve çok sayıda şarj / deşarj döngüsüne dayanabilen bir denge yaratılır.

Silisyum anotlu yeni lityum iyon pillerin ne zaman satışa çıkacağı henüz bilinmemekle birlikte, bu yönün umut verici olduğu gerçeği bu aşamada şimdiden fark edilebiliyor.

Malzemeyi beğendin mi? Ardından parmağınızı kaldırın ve kanala abone olun. İlginiz için teşekkür ederim!