I cristalli liquidi cum'è elettroliti in e batterie di lithium-ion permettenu di creà celluli di lithium metal stabile?

Un studiu interessante da l'Università Carnegie Mellon. I scientisti anu prupostu l'usu di cristalli liquidi in e cellule di lithium-ion per aumentà a so densità di energia, stabilità è capacità di carica. U travagliu ùn hè ancu avanzatu, cusì aspitteremu almenu cinque anni per a so cumpiimentu - s'ellu hè pussibule.

I cristalli liquidi anu rivoluzionatu i display, avà ponu aiutà e batterie

Indice di cuntenutu

• I cristalli liquidi anu rivoluzionatu i display, avà ponu aiutà e batterie
  • Cristalli liquidi cum'è un truccu per ottene un elettrolitu liquidu-solidu

In breve, i pruduttori di cellule di lithium-ion stanu attualmente sforzendu per aumentà a densità energetica di e cellule mentre mantenenu o migliurà u so rendimentu, cumprese, per esempiu, una stabilità aumentata à capacità di carica più elevate. L'idea hè di fà e batterie più ligere, più sicure è ricaricate più veloce. Un pocu cum'è un triangulu di fast-buon-bon.

Unu di i modi per aumentà significativamente l'energia specifica di e cellule (1,5-3 volte) hè l'usu di anodi fatti di lithium metal (Li-metal).. Micca da carbone o siliciu, cum'è prima, ma da lithium, un elementu chì hè direttamente rispunsevule per a capacità di l'elementu. U prublema hè chì questu arrangiamentu sviluppa rapidamente dendrites di lithium, protrusioni metalliche chì eventualmente cunnetta i dui elettrodi, dannu.

Cristalli liquidi cum'è un truccu per ottene un elettrolitu liquidu-solidu

U travagliu hè attualmente in corso per imballà l'anodi in diversi materiali per furmà una cunchiglia esterna chì permette u flussu di ioni di lithium, ma ùn permettenu micca e strutture solidi di crescenu. Una suluzione potenziale à u prublema hè ancu l'usu di un elettrolitu solidu - un muru attraversu quale i dendriti ùn ponu micca penetrà.

I scientisti di l'Università Carnegie Mellon anu pigliatu un approcciu diversu: volenu stà cù l'elettroliti liquidi pruvati, ma basatu nantu à i cristalli liquidi. I cristalli liquidi sò strutture chì sò a mità di u liquidu è i cristalli, vale à dì solidi cù una struttura urdinata. I cristalli liquidi sò liquidi, ma i so molécule sò assai urdinati (fonte).

À u livellu molekulari, a struttura di l'elettroliti di cristalli liquidi hè simplicemente una struttura cristallina è cusì impedisce a crescita di dendrites. In ogni casu, avemu sempre affruntà un liquidu, vale à dì una fase chì permette à i ioni di scorri trà l'elettrodi. A crescita dendritica hè bluccata, i carichi devenu flussu.

U studiu ùn dice micca questu, ma i cristalli liquidi anu un'altra funzione impurtante: dopu avè appiicatu una tensione à elli, ponu esse disposti in un certu ordine (cum'è pudete vede, per esempiu, fighjendu queste parolle è u cunfini trà u neru). lettere è un fondo chjaru). Allora pò accade chì quandu a cellula principia a carica, e molécule di cristalli liquidi seranu in un angulu sfarente è "scrape" i dipositi dendritichi da l'elettrodi.

Visualmente, questu s'assumiglia à a chiusura di flaps, per dì, in un vent.

U flip side di a situazione hè questu L'Università Carnegie Mellon hà principiatu a ricerca nantu à i novi elettroliti. Hè digià cunnisciutu chì a so stabilità hè più bassu di quella di l'elettroliti liquidi cunvinziunali. A degradazione cellulare hè più veloce, è questu ùn hè micca a direzzione chì ci interessa. Tuttavia, hè pussibule chì u prublema serà risolta cù u tempu. Inoltre, ùn aspittemu micca l'apparizione di cumposti solidi prima di a seconda mità di a dicada:

> LG Chem usa sulfuri in elementi solidi. Cummercializazione di l'elettroliti solidi micca prima di u 2028

Foto introduttiva: I dendriti di lithium sò furmati nantu à l'elettrodu di una cellula microscòpica di lithium-ion. A grande figura scura in cima hè u sicondu elettrodu. A "bubble" iniziale di l'atomi di litiu spara in un certu puntu, creendu un "whisker" chì hè a basa di a dendrite emergente (c) PNNL Unplugged / YouTube:

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