Akankah kristal cair sebagai elektrolit dalam baterai lithium-ion memungkinkan untuk membuat sel logam lithium yang stabil?
kadar
Sebuah studi menarik oleh Universitas Carnegie Mellon. Para ilmuwan telah mengusulkan penggunaan kristal cair dalam sel lithium-ion untuk meningkatkan kepadatan energi, stabilitas, dan kapasitas pengisian daya. Pekerjaan belum maju, jadi kami akan menunggu setidaknya lima tahun untuk penyelesaiannya - jika memungkinkan.
Kristal cair telah merevolusi tampilan, sekarang dapat membantu baterai
daftar isi
- Kristal cair telah merevolusi tampilan, sekarang dapat membantu baterai
- Kristal cair sebagai trik untuk mendapatkan elektrolit cair-padat
Singkatnya: produsen sel lithium-ion saat ini berusaha untuk meningkatkan kepadatan energi sel sambil mempertahankan atau meningkatkan kinerja sel, termasuk, misalnya, meningkatkan stabilitas pada daya pengisian yang lebih tinggi. Idenya adalah membuat baterai lebih ringan, lebih aman, dan lebih cepat diisi ulang. Sedikit seperti segitiga cepat-murah-bagus.
Salah satu cara untuk meningkatkan energi spesifik sel secara signifikan (sebesar 1,5-3 kali) adalah penggunaan anoda yang terbuat dari logam litium (logam Li).... Bukan karbon atau silikon, seperti sebelumnya, tetapi lithium, elemen yang secara langsung bertanggung jawab atas kapasitas sel. Masalahnya adalah bahwa pengaturan ini dengan cepat mengembangkan dendrit lithium, tonjolan logam yang dari waktu ke waktu menghubungkan kedua elektroda, merusaknya.
Kristal cair sebagai trik untuk mendapatkan elektrolit cair-padat
Pekerjaan saat ini sedang dilakukan untuk mengemas anoda dalam berbagai bahan untuk membentuk kulit terluar yang memungkinkan aliran ion litium tetapi tidak memungkinkan pertumbuhan struktur padat. Solusi potensial untuk masalah ini juga menggunakan elektrolit padat - dinding yang tidak dapat ditembus oleh dendrit.
Para ilmuwan di Universitas Carnegie Mellon mengambil pendekatan yang berbeda: mereka ingin tetap menggunakan elektrolit cair yang terbukti, tetapi berdasarkan kristal cair. Kristal cair adalah struktur yang berada di tengah-tengah antara cairan dan kristal, yaitu padatan dengan struktur teratur. Kristal cair adalah cairan, tetapi molekulnya sangat teratur (sumber).
Pada tingkat molekuler, struktur elektrolit kristal cair hanyalah struktur kristal dan dengan demikian menghambat pertumbuhan dendrit. Namun, kita masih berurusan dengan cairan, yaitu fase yang memungkinkan ion mengalir di antara elektroda. Pertumbuhan dendrit terhambat, beban harus mengalir.
Ini tidak disebutkan dalam penelitian ini, tetapi kristal cair memiliki fitur penting lainnya: begitu tegangan diterapkan padanya, mereka dapat diatur dalam urutan tertentu (seperti yang Anda lihat, misalnya, dengan melihat kata-kata ini dan batas antara hitam huruf dan latar belakang terang). Jadi mungkin saja ketika sel mulai mengisi, molekul kristal cair akan diposisikan pada sudut yang berbeda dan "mengikis" deposit dendritik dari elektroda.
Secara visual, ini akan menyerupai penutupan penutup, katakanlah, di lubang ventilasi.
Kelemahan dari situasi ini adalah Universitas Carnegie Mellon baru saja memulai penelitian tentang elektrolit baru... Telah diketahui bahwa stabilitasnya lebih rendah daripada elektrolit cair konvensional. Degradasi sel terjadi lebih cepat, dan ini bukan arah yang menarik bagi kita. Namun, ada kemungkinan bahwa seiring waktu masalah akan teratasi. Selain itu, kami tidak mengharapkan munculnya senyawa solid-state lebih awal dari paruh kedua dekade ini:
> LG Chem menggunakan sulfida dalam sel solid state. Komersialisasi elektrolit padat tidak lebih awal dari 2028
Foto pengantar: Dendrit litium terbentuk pada elektroda sel ion litium mikroskopis. Sosok gelap besar di atas adalah elektroda kedua. "Gelembung" awal atom litium menyembur ke atas di beberapa titik, menciptakan "kumis" yang menjadi dasar munculnya dendrit (c) PNNL Unplugged / YouTube:
Ini mungkin menarik bagi Anda:
