لیتیم کاهش فلز آند باتری های انرژی بالا

- Mar 17, 2017-

باتری های لیتیوم-یون لیتیوم یون تاثیر عمیقی در زندگی روزمره داشته اند استفاده تجاری از باتری لیتیوم یون منفی کربن حالا است در واقع نزدیک به ظرفیت های نظری خود، دشوار است برای دیدار با وسایل الکترونیکی قابل حمل وسایل نقلیه الکتریکی و انرژی های مقیاس بزرگ ذخیره سازی و غیره بیشتر و بیشتر بالا نرم افزار مورد نیاز است. فلز لیتیوم است بزرگترین چگالی انرژی نظری (3860mAhg? 1 یا 2061mAhcm? 3) و کمترين الکتروشیمیایی پتانسیل (نسبت به الکترود استاندارد هیدروژن 3.04V) در ماده ای است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد به عنوان الکترود منفی باتری لیتیوم و نسل بعدی انرژی بالا لیتیوم باتری مانند لی ثانیه و Li-هوای باتری مواد آند از بهترین انتخاب است. با این حال، تمرکز آند فلز لیتیم در کاربرد عملی از آسان به تولید dendrites، برای حل مشکل امنیت و ثبات کنونی آند فلز لیتیم پژوهش.

به تازگی، پروفسور Cui یی از گروه علوم مواد و مهندسی در دانشگاه استنفورد بررسی تحت عنوان andquot منتشر شده; احیای آند لیتیوم فلز پر انرژی batteriesandquot; در فناوری نانو طبیعت که اول خلاصه درک کنونی الکترود منفی فلز لیتیم پیشرفت های اخیر در طراحی مواد و روش ها خصوصیات پیشرفته و ارائه مرجع برای تحقیقات آینده جهت فلز ليتيم الکترود منفی.

استاد Cui یی: احیای آند فلز لیتیوم باتری های انرژی بالا

بررسی اجمالی بررسی اجمالی

1. فلز لیتیم چالش های منفی

قبل از استفاده عملی از آند فلز لیتیوم، نیاز به غلبه بر آن ایمنی و چرخه ثبات و دیگر جنبه های چالش. در طول چرخه شارژ و تخلیه لیتیوم نابرابر به فرم dendrites و فيدر علت باتری سپرده خواهد شد. در عین حال بهره وری Kurun پایین و افزایش پتانسیل بیش از لیتیوم لیتیوم به کاهش شدید ظرفیت منجر می شود. حل این مشکلات نیاز به درک عمیق از شیمی بین لایه رفتار ذخایر لیتیوم و ارتباط بین آنها وجود دارد.

1.1 لیتیوم سطح الکترولیت جامد رابط تشکیل

رابط الکترولیت جامد (SEI) تمرکز تحقیقات باتری است. چون لی + / لی منفی بالا الکتروشیمیایی بالقوه، هر الکترولیت می تواند در سطح لیتیم کاهش می یابد، می توانید از طریق passivation SEI حل این مشکل است. با این حال، آند فلز لیتیم در شرایط SEI بالا هستند، لیتیوم در SEI می باید هدایت یون لیتیوم بالا و خوب الکترونیک توانایی مسدود کردن ترکیب، مورفولوژی و هدایت یونی به صورت یکنواخت. چرخه متناوب رابط نسبتا بزرگ است، اما همچنین SEI نیاز به انعطاف پذیری خوب و حتی انعطاف پذیری است.

آلکیل لیتیوم کربنات و استرها دو الکترولیت ها مهم مناسب برای لیتیوم الکترود منفی هستند. آند لیتیوم در الکتروليت کربنات که انتظار می رود به جای الکترود منفی سنتی کربن و تا حد زیادی بهبود ظرفیت باتری را بهبود می بخشد. توسعه لیتیوم آند در اتر الکترولیت در دراز مدت منجر به توسعه باتری Li-S و لی هوا خواهد بود. از همه مهمتر، مکانیزم سیستم های الکترولیت دو SEI مشابه است، و کشف در سیستم را می توان به سیستم دیگری استفاده.

نظریه رشد دندریت لیتیوم 1.2

هنگامی که فلز با جریان بالا مانند مس، نيکل و روي، سطوح است گنجايش به تدریج، تخلیه بار الکتریکی سطح الکترود برای تولید یک لایه فضای شارژ، ناهموار رسوب فلز هاي رشد پدیده رخ می دهد منجر به. با این حال، در باتری لیتیوم مکانیزم شکل گیری لیتیوم dendrites مختلف، نیاز به در نظر گرفتن تاثیر رابط شیمی. لیتیم کاهش الکترود الکترود بالقوه نسبتا بالا، خود به خود SEI لایه بر روی سطح تشکیل خواهد شد. اگر هدایت یون های لیتیوم از SEI یکنواخت نیست، آن منجر به جوانه زنی ناهموار. علاوه بر این، تغییرات حجم را در چرخه می شود SEI ترک که به نوبه خود رسوب ناهموار لیتیوم را تشدید می کند. لیتیم هاي رشد روند افزایش خود است.

1.3 حداکثر حجم نسبی تغییر

همه مواد الکترودی تولید دستخوش تغییر حجم در طول چرخه شارژ و دشارژ و حتی تجاری گرافیت برق تغییر دوره 10% است. برای فلز لیتیم تغییر حجم بیشتر است زیرا بدن اصلی ندارد. از نقطه نظر عملی، ظرفیت منطقه يك طرفه تجاری الکترود باید رسیدن به 3mAhcm? 2 برای لیتیوم وجود خواهد داشت 14.6μm تغییر حجم. این مقدار در آینده معنی که حرکت رابط لیتیوم ده میکرون در طول چرخه برسد حتی بیشتر خواهد شد.