लिथियम-आयन बॅटरीमधील इलेक्ट्रोलाइट्स म्हणून द्रव क्रिस्टल्स स्थिर लिथियम धातू पेशी तयार करणे शक्य करतील?

कार्नेगी मेलॉन विद्यापीठाचा एक मनोरंजक अभ्यास. शास्त्रज्ञांनी लिथियम-आयन पेशींमध्ये द्रव क्रिस्टल्स वापरून त्यांची ऊर्जा घनता, स्थिरता आणि चार्जिंग क्षमता वाढवण्याचा प्रस्ताव दिला आहे. काम अजून प्रगतीपथावर आलेले नाही, त्यामुळे ते पूर्ण होण्यासाठी आम्ही किमान पाच वर्षे वाट पाहू - शक्य असल्यास.

लिक्विड क्रिस्टल्सने डिस्प्लेमध्ये क्रांती केली आहे, आता ते बॅटरीला मदत करू शकतात

सामग्री सारणी

• लिक्विड क्रिस्टल्सने डिस्प्लेमध्ये क्रांती केली आहे, आता ते बॅटरीला मदत करू शकतात
  • द्रव-घन इलेक्ट्रोलाइट मिळविण्याची युक्ती म्हणून लिक्विड क्रिस्टल्स

थोडक्यात: लिथियम-आयन सेल उत्पादक सध्या सेलची कार्यक्षमता राखून किंवा सुधारताना, उदाहरणार्थ, उच्च चार्जिंग पॉवरवर स्थिरता सुधारणे यासह पेशींची ऊर्जा घनता वाढवण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. बॅटरी हलक्या, सुरक्षित आणि जलद रिचार्ज करण्याची कल्पना आहे. जलद-स्वस्त-चांगल्या त्रिकोणासारखे थोडे.

पेशींची विशिष्ट ऊर्जा (1,5-3 पटीने) लक्षणीयरीत्या वाढवण्याचा एक मार्ग म्हणजे लिथियम धातू (ली-मेटल) बनलेल्या एनोड्सचा वापर.... कार्बन किंवा सिलिकॉन नाही, पूर्वीप्रमाणे, परंतु लिथियम, एक घटक जो सेलच्या क्षमतेसाठी थेट जबाबदार आहे. समस्या अशी आहे की या व्यवस्थेमुळे लिथियम डेंड्राइट्स, मेटल प्रोट्र्यूशन्स त्वरीत विकसित होतात जे कालांतराने दोन इलेक्ट्रोड्सला जोडतात आणि त्यांचे नुकसान करतात.

द्रव-घन इलेक्ट्रोलाइट मिळविण्याची युक्ती म्हणून लिक्विड क्रिस्टल्स

बाहेरील शेल तयार करण्यासाठी विविध सामग्रीमध्ये एनोड्सचे पॅकेज करण्याचे काम सध्या सुरू आहे जे लिथियम आयनचा प्रवाह करण्यास परवानगी देते परंतु घन संरचना वाढू देत नाही. समस्येचा संभाव्य उपाय म्हणजे घन इलेक्ट्रोलाइटचा वापर - एक भिंत ज्याद्वारे डेंड्राइट्स आत प्रवेश करू शकत नाहीत.

कार्नेगी मेलॉन युनिव्हर्सिटीच्या शास्त्रज्ञांनी एक वेगळा दृष्टीकोन घेतला: त्यांना सिद्ध द्रव इलेक्ट्रोलाइट्ससह राहायचे आहे, परंतु द्रव क्रिस्टल्सवर आधारित. लिक्विड क्रिस्टल्स अशा रचना असतात ज्या द्रव आणि क्रिस्टल्सच्या मध्यभागी असतात, म्हणजेच ऑर्डर केलेल्या संरचनेसह घन पदार्थ. लिक्विड क्रिस्टल्स द्रव असतात, परंतु त्यांचे रेणू अत्यंत क्रमबद्ध (स्रोत) असतात.

आण्विक स्तरावर, लिक्विड क्रिस्टल इलेक्ट्रोलाइटची रचना ही फक्त एक स्फटिकासारखी रचना असते आणि त्यामुळे डेंड्राइट्सची वाढ रोखते. तथापि, आम्ही अद्याप एका द्रवाशी व्यवहार करत आहोत, म्हणजेच एक टप्पा जो इलेक्ट्रोड्समध्ये आयन वाहू देतो. डेंड्राइटची वाढ अवरोधित आहे, भार वाहणे आवश्यक आहे.

अभ्यासात याचा उल्लेख केलेला नाही, परंतु लिक्विड क्रिस्टल्सचे आणखी एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे: एकदा त्यांना व्होल्टेज लागू केल्यानंतर, ते एका विशिष्ट क्रमाने व्यवस्थित केले जाऊ शकतात (उदाहरणार्थ, हे शब्द आणि काळ्या दरम्यानची सीमा पाहून. अक्षरे आणि हलकी पार्श्वभूमी). त्यामुळे असे होऊ शकते की जेव्हा सेल चार्ज होण्यास सुरुवात करेल तेव्हा द्रव क्रिस्टल रेणू वेगळ्या कोनात स्थित होतील आणि इलेक्ट्रोड्समधून डेंड्रिटिक डिपॉझिट "स्क्रॅप" होतील.

दृष्यदृष्ट्या, हे वायुवीजन भोक मध्ये फ्लॅप्स बंद होण्यासारखे असेल.

परिस्थितीचा तोटा असा आहे की कार्नेगी मेलॉन विद्यापीठाने नुकतेच नवीन इलेक्ट्रोलाइट्सवर संशोधन सुरू केले आहे... हे आधीच ज्ञात आहे की त्यांची स्थिरता पारंपारिक द्रव इलेक्ट्रोलाइट्सपेक्षा कमी आहे. पेशींचा ऱ्हास वेगाने होतो आणि ही दिशा आपल्याला रुचणारी नाही. तथापि, हे शक्य आहे की कालांतराने समस्या सोडविली जाईल. शिवाय, दशकाच्या दुसऱ्या सहामाहीपूर्वी सॉलिड-स्टेट संयुगे दिसण्याची आम्हाला अपेक्षा नाही:

> एलजी केम सॉलिड स्टेट सेलमध्ये सल्फाइड वापरते. सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट व्यापारीकरण 2028 पूर्वी नाही

परिचयात्मक फोटो: लिथियम डेंड्राइट्स सूक्ष्म लिथियम-आयन सेलच्या इलेक्ट्रोडवर तयार होतात. वरची मोठी गडद आकृती दुसरा इलेक्ट्रोड आहे. लिथियम अणूंचा प्रारंभिक "बबल" काही ठिकाणी उगवतो, "व्हिस्कर" तयार करतो जो उदयोन्मुख डेंड्राइटचा आधार आहे (c) PNNL अनप्लग्ड / YouTube:

हे तुम्हाला स्वारस्य असू शकते: