리튬 이온 배터리의 전해질인 액정을 사용하여 안정적인 리튬 금속 셀을 만들 수 있습니까?
Carnegie Mellon University의 흥미로운 연구. 과학자들은 에너지 밀도, 안정성 및 충전 용량을 증가시키기 위해 리튬 이온 전지에 액정을 사용할 것을 제안했습니다. 작업이 아직 진행되지 않았으므로 가능하다면 완료될 때까지 최소 XNUMX년은 기다려야 합니다.
액정은 디스플레이에 혁명을 일으켰고 이제 배터리를 도울 수 있습니다
차례
- 액정은 디스플레이에 혁명을 일으켰고 이제 배터리를 도울 수 있습니다
- 액체-고체 전해질을 얻기 위한 비결인 액정
간단히 말해서, 리튬 이온 전지 제조업체는 현재 더 높은 충전 용량에서 안정성을 높이는 등 성능을 유지하거나 개선하는 동시에 전지의 에너지 밀도를 높이기 위해 노력하고 있습니다. 아이디어는 배터리를 더 가볍고, 더 안전하고, 더 빠르게 재충전하는 것입니다. 빠르고 저렴하고 좋은 삼각형과 비슷합니다.
전지의 비에너지를 1,5~3배로 크게 높이는 방법 중 하나는 리튬금속(Li-metal)으로 만든 양극을 사용하는 것이다.. 이전처럼 탄소나 실리콘이 아닌, 원소의 용량을 직접적으로 담당하는 원소인 리튬으로 구성됩니다. 문제는 이 배열이 결국 두 전극을 연결하는 금속 돌출부인 리튬 수지상 돌기를 빠르게 생성하여 손상을 입힌다는 것입니다.
액체-고체 전해질을 얻기 위한 비결인 액정
리튬 이온의 흐름을 허용하지만 고체 구조가 성장하는 것을 허용하지 않는 외부 쉘을 형성하기 위해 다양한 재료로 양극을 패키징하는 작업이 현재 진행 중입니다. 이 문제에 대한 잠재적인 해결책은 수상 돌기가 통과할 수 없는 벽인 고체 전해질을 사용하는 것입니다.
Carnegie Mellon University의 과학자들은 다른 접근 방식을 취했습니다. 그들은 입증된 액체 전해질을 유지하기를 원하지만 액정을 기반으로 합니다.. 액정은 액정과 결정의 중간에 있는 구조, 즉 규칙적인 구조를 가진 고체입니다. 액정은 액체이지만 그 분자는 고도로 정렬되어 있습니다(출처).
분자 수준에서 보면 액정 전해질의 구조는 단순히 결정 구조이기 때문에 수상돌기의 성장을 방해한다. 그러나 우리는 여전히 액체, 즉 전극 사이에 이온이 흐르도록 하는 상을 다루고 있습니다. 수지상 성장이 차단되고 부하가 흘러야 합니다.
연구에서는 이에 대해 언급하지 않았지만 액정에는 또 다른 중요한 특징이 있습니다. 전압을 가한 후 특정 순서로 배열할 수 있습니다(예를 들어 이 단어와 검은 글자와 글자 사이의 경계를 보면 알 수 있듯이). 밝은 배경). 따라서 셀이 충전을 시작하면 액정 분자가 다른 각도에 있게 되어 전극에서 수지상 침전물을 "스크래핑"하는 일이 발생할 수 있습니다.
시각적으로 이는 환풍구의 플랩이 닫히는 것과 유사합니다.
상황의 이면은 다음과 같다. 카네기멜론대학교, 새로운 전해질 연구 시작. 기존의 액체 전해질에 비해 안정성이 낮다는 것은 이미 알려져 있다. 세포 분해는 더 빠르며 이는 우리가 관심을 갖는 방향이 아닙니다. 그러나 시간이 지나면 문제가 해결될 가능성이 있습니다. 더욱이, 우리는 XNUMX년대 후반 이전에 고체 화합물이 출현할 것으로 예상하지 않습니다.
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소개 사진: 리튬 덴드라이트가 미세한 리튬 이온 셀의 전극에 형성됩니다. 상단의 크고 어두운 그림은 두 번째 전극입니다. 리튬 원자의 초기 "버블"은 어느 시점에서 솟아올라 떠오르는 덴드라이트(c) PNNL Unplugged / YouTube의 기초가 되는 "휘스커"를 생성합니다.
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