리튬 배터리의 서비스 수명을 연장하고 안전을 개선하는 방법은 무엇입니까?
디지털 스마트 장치 및 전기 자동차 시장의 지속적인 성장과 함께 리튬 금속 배터리는 유망한 고밀도 에너지 저장 기술 중 하나라고 할 수 있습니다. LED 가로등 제조업체는 환경 보호, 오염, 저전력 소비, 고광 효율 및 긴 수명의 특성을 가지고 있는 고체 냉광원입니다. 따라서 LED 가로등은 도로 조명의 에너지 절약 변환을위한 좋은 선택이 될 것입니다. LED 가로등은 반도체 PN 접합에 의해 형성된 일종의 고효율 고체-상태 광원으로 전기 에너지가 약한 빛을 방출할 수 있다. 특정 전방 바이어스 전압 및 사출 전류하에서, P 존에 주입된 구멍과 N존에 주입된 전자는 활성 영역으로 확산된 후, 광자는 방사선 재조합을 통해 방출되어 전기 에너지를 빛 에너지로 직접 변환한다. 그러나 리튬 금속 배터리 기술의 주요 장애물 중 하나는 제어할 수 없는 리튬 훈장의 출현으로 충전 기능이 저하되고 안전 위험이 발생할 수 있습니다. LED 가로등은 반도체 PN 접합에 의해 형성된 일종의 고효율 고체-상태 광원으로 전기 에너지가 약한 빛을 방출할 수 있다. 특정 전방 바이어스 전압 및 사출 전류하에서, P 존에 주입된 구멍과 N존에 주입된 전자는 활성 영역으로 확산된 후, 광자는 방사선 재조합을 통해 방출되어 전기 에너지를 빛 에너지로 직접 변환한다.
리튬 은리튬은 리튬이 배터리의 음극 또는 양극으로 사용될 때 리튬 금속의 표면에서 성장하는 바늘입니다. 그것은 유해한 측면 반응을 일으킬 수 있습니다., 에너지 밀도 감소, 심지어 전극의 단락을 일으킬, 화재 또는 폭발을 일으키는.
애리조나 주립 대학의 새로운 연구는 배터리의 리튬 금속 양극에 대한 매트릭스 재료로 3차원 폴리디메틸실록산 (PDMS) 층을 사용하면 리튬 원더라이트의 형성을 효과적으로 억제 할 수 있음을 발견했습니다. 배터리 수명을 연장하고 안전 위험을 줄입니다. 연구는 3 월에 새로운 최고 저널 NatureEnergy에 발표 되었다 6.
이 논문의 수석 연구원인 장한칭 교수는 이 발견이 리튬 이온 배터리, 리튬 공기 배터리 및 기타 금속 양극 배터리에 중요한 영향을 미친다고 말했습니다. 배터리 양극으로 사용되는 거의 모든 금속은 아연, 나트륨 및 알루미늄 배터리와 같은 원더라이트를 생성하기 때문입니다.
Jianghanqing은 그와 그의 팀이 재료 나 전기 화학의 관점에서 문제를 해결하기 위해 노력하고 있지 않다고 말했다, 하지만 기계 엔지니어의 관점에서. 그는 말했다: "알려진 된 연구는 작은 주석 바늘 또는 주석 수염 (원더 라이트와 유사) 스트레스에서 주석 금속의 표면에서 돌출 것을 보여줍니다. 따라서, 우리는 비유에 의해 리튬 원더라이트의 성장에 대한 이유를 연구했다. - 스트레스. "가능성"
연구의 첫 번째 라운드에서, 연구원은 배터리 양극의 바닥에 유연한 PDMS의 층을 추가하고 리튬 원더라이트의 성장이 크게 감소 된 것으로 나타났습니다. 연구원의 분석에 따르면 금속 리튬 전극의 축적된 응력은 PDMS 매트릭스에 의해 주름 변형의 형태로 방출되며, 이러한 덴라이트 감소 추세는 응력 방출과 직접적인 관련이 있음을 보여준다.
"이것은 잔류 응력이 리튬 모더라이트의 형성에 중요한 역할을 한다는 것을 증명하는 첫번째 실험입니다," Jiang Hanqing는 말했습니다.
장한칭 팀은 리튬 훈장의 성장 메커니즘을 연구하는 것 외에도 이 현상(스트레스 방출을 통해 원더라이트 성장을 줄이는) 리튬 금속 배터리의 수명을 연장하는 방법을 더 연구하면서 더 높은 에너지 밀도를 유지했습니다.
연구원이 제안한 방법은 다중 곡면이 있는 3차원 구조로 PDMS 매트릭스를 만드는 것입니다. "많은 수의 작은 모공을 템플릿으로 사용하여 PDMS는 설탕 큐브 내부의 모공을 입력하여 연속 네트워크 베이스를 형성한 다음 얇은 구리 층을 플레이트하여 전자를 수행합니다. 이 모공은 금속 리튬으로 채워져 있습니다. Jianghanqing 설명: "다공성 스폰지 층으로, PDMS 효과적으로 압력을 감소 하 고 원수의 성장을 억제 할 수 있습니다. "
