麻省理工学院新技术解决枝晶问题为研发高密度电池单元指明方向
电池研究领域充满了路障和瓶颈,但有一个问题是无法绕过的,被称为枝晶的生长物持续困扰着许多类型的下一代电池设计,但麻省理工学院领导的新研究声称已经发现了问题的根源,并表明如何通过巧妙地使用机械应力来消除它。
枝晶是薄薄的、像触角一样的金属丝,当锂电池循环次数足够多或者工况不佳时,它们会在电极上发展,蜿蜒进入电解液,导致短路、变热甚至起火等问题。我们已经看到了各种抑制枝晶生长的创造性方法,但是这项新研究的作者认为他们已经为这个问题带来了新的、亟需的解决方案。
科学家们正在试验一种固态电池,一种以固态电解质材料而不是传统的液体电解质为特征的结构,就像在一个典型的电池中,当设备被充电和放电时,锂离子在两个电极之间穿梭,在这种情况下,锂离子会通过固体电解质。
研究人员发现,尽管固体电解质是由一种相对坚硬的材料制成的,但当离子在两侧的电极之间移动时,非常柔软的锂能够穿透它。这是电极在接受和沉积锂时体积变化的结果,这反过来会导致有问题的机械应力。
麻省理工学院教授Yet-Ming Chiang说:"为了沉积这种金属,必须有一个体积的扩张,因为正在增加新的质量。因此,在锂被沉积的电池一侧,体积会增加。如果有哪怕是微小的缺陷存在,这将对这些缺陷产生压力,从而导致开裂。"
研究人员说,这些裂缝是枝晶形成的条件,他们能够在一种设计为透明的实验性电解质材料中重现这一过程。枝晶的形成通常是在电池单元的不透明材料中进行的,这也是关于什么原因导致枝晶以及如何阻止枝晶形成的矛盾观点之一。通过能够直接观察这一现象,科学家们能够想出新的方法来防止枝晶造成损害。
在后续的实验中,研究小组表明有可能施加机械压力,以引导枝晶的生长,使它们完全按照压力的方向"之"字形生长。虽然不能完全阻止它们的形成,但这意味着它们有可能被转入电极中长期生长,而不是迅速地伸到电解质当中造成电池本体的破坏。
该团队通过使用机械压力弯曲材料来证明这一点,并设想在现实生活中的电池中实现这一目标的一些方法。该设备可以加入具有不同热膨胀特性的材料,以诱发弯曲,进而产生机械压力,或者可以在材料中掺入导致扭曲的原子。重要的是,控制枝晶生长所需的压力大约为150至200兆帕,该团队表示这并不难实现。
如果他们能做到这一点并设计出一种电池,通过让枝晶无害地穿过电极生长来克服这一问题,这项工作可能会释放出非常有前途的下一代架构,如固态锂金属电池。用纯锂金属代替石墨和铜作为阳极之一,这些电池可以提供数倍于当今电池的能量密度,同时也更轻更安全,因为它们不使用易燃的液体电解质。
从这里开始,该团队的目标是展示一种具有这种形式的所需机械应力的功能性电池,以指导枝晶的形成方向。
该研究发表在《焦耳》杂志上。
尿毒症患者的死因有哪些?医生常说慢性肾脏病不单单是肾脏这一个器官的疾病,它还会影响心脏血管骨骼甲状旁腺甚至牙齿等。多个研究已经证实心脑血管疾病,才是慢性肾脏病及透析患者最大的致死原因。心脑血管疾病,肾友生
灌篮高手抛开主角光环跟感情因素,神奈川最强五人组都有谁?神奈川最强五人组实在是很难取舍,只能一点点分析,优中选优了。首先来分析一下中锋(C)位置,神奈川有名的中锋,湘北的赤木,陵南的鱼住,翔阳的花形和海南的高砂。花形做为技术流的柔性中锋
冬天一个星期不洗头不洗澡,对身体好还是坏,你怎么看?其实这是两个问题,如果你觉得OK最好点个赞先说一周不洗澡。冬天较冷,人不爱动,很少会做一些出汗的运动,所以如果能保证皮肤清洁,不滋生大量细菌的前提下,是可以不用高频率洗澡的,但天气
一次能跑10公里的人身体素质怎么样?我今年66岁,跑步20多年,健身23年,现在每天跑步10公里左右,隔天外加力量训练12小时。从单一跑步到有氧和无氧运动结合,我的体会是长期进行单一类似跑步的有氧运动容易消耗体内的肌
为什么保湿都做了,上妆还是浮粉?根据题主的描述,我们可以知道题主在妆前已经做好了保湿工作,但是上妆时仍然浮粉,排除选用的化妆品本身质量的问题,从自身角度出发来解释的话,原因只有肤质偏干以及上妆方法不对。首当其冲的
都是洗脸,为什么有的人洗得皮肤很水嫩,而有的人皮肤越洗越差?合适的洗脸产品正确的洗脸方式越洗越水嫩的皮肤,毕竟洗脸是每天都少不了的,今天就洗脸产品和洗脸方式这两个要点好好讲讲,希望可以帮到仙女们!要点一选择合适的洁面乳选对洁面乳,是好好洗脸
网上很多人都说奇瑞车好,可现实中买奇瑞车的却很少?为什么呢?这个问题本身就有点毛病,奇瑞车的销量,这两三年以50的速度在正向增长,今年全年销量预估在100万量,海内外用户高达千万,怎么能说奇瑞车卖的少呢。可以打个赌,五年后,奇瑞车将成为街车
煮水饺是冷水下锅还是开水下锅?感谢被邀请回答这个问题。我认为这个问题提的非常好,饺子现在已经成为家喻户晓的一道美食了,大街上随处可见饺子馆的身影,在家里,隔三差五的也都会包顿饺子吃。那么,煮饺子的时候,我们应该
你们知道realme这个手机品牌好用么,销量怎么样?我手里拿的真我GT,骁龙888的,当时看着它是骁龙888最便宜的手机,而且是OP子品牌,就大胆从网上买了12256的,用了四五个月了吧,感觉还行吧,用着很顺手了,没出过一次毛病,信
对比杭州,为什么南京的知名互联网公司相对较少?南京本身经济就没什么活力,一大帮国企靠着政策垄断吃饭,其实做的都是没用多少技术含量的事,至于互联网公司,南京的软件公司一种是搞华为外包的,一种就是搞政企项目其实就是做政府信息化外包
现在最保值的华为手机是哪一部?文小伊评科技目前全世界范围内,最保值的机型是华为MATE40普通版。在当下,华为系列的5G旗舰机的保值率都是比较高的,尤其是华为Mate40那一代的产品,市场售价基本上都比其发布价