X-ışını görüntülemesi, katı hal pilinin kırılmasını ortaya koyuyor! Katı hal pillere karşı tutumunuz nedir?
Katı hal batarya, tüm katı hal bileşenlerini kullanan yepyeni bir batarya tasarımıdır.Son yıllarda, katı hal bataryaları, sıvı bataryaların karşılaştığı güvenlik zorluklarından kaçınırken daha fazla enerji depolayabildiği için dikkatleri üzerine çekmiştir. Ancak dayanıklı bir katı hal pil yapmak, söylemek yapmaktan daha kolaydır. Şimdi, Georgia Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, bataryadaki malzemeler arasındaki arayüzün kenarlarında çatlakların nasıl oluştuğunu gerçek zamanlı olarak gözlemlemek için X-ışını bilgisayarlı tomografiyi (CT) kullandılar. Bu bulgular, araştırmacıların enerji depolama ekipmanlarını iyileştirmenin yollarını bulmalarına yardımcı olabilir.
George W Woodruff Makine Mühendisliği Okulu ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'nda yardımcı doçent olan Matthew McDowell şunları söyledi: Katı hal pilleri lityum iyon pillerden daha güvenli olabilir ve daha fazla enerji depolayabilir, bu da elektrikli araçlar ve hatta elektrikli araçlar için iyidir. Elektrikli uçaklar idealdir.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Teknik olarak konuşursak, bu hızla gelişen bir alan ve bununla ilgilenen birçok şirket var. Tipik bir lityum iyon pilde, lityum iyonları iki elektrot (bir katot ve bir anot) arasında sıvı bir elektrolit aracılığıyla aktarıldığında enerji açığa çıkarır. Bu araştırma, Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.
Araştırma sonuçları ACS Energy Letters'da yayınlandı. Bu çalışmada, araştırma ekibi, katı bir seramik diskin iki parça katı lityum arasına sıkıştırıldığı bir katı hal pil yarattı.Seramik disk, geleneksel sıvı elektrolitin yerini aldı. Bu sağlam parçaların nasıl bir araya getirileceğini ve uzun süre iyi bir performansın nasıl korunacağını bulmak zorlu bir iştir. Bu katı bileşenler arasındaki arayüzlerin mümkün olduğu kadar uzun süre kullanılabilmeleri için nasıl tasarlanacağı konusunda araştırmalar devam etmektedir. Georgia Tech'teki George W Woodruff Makine Mühendisliği Okulu'nda bir X-ışını görüntüleme uzmanı ve yardımcı doçent olan Christopher Saldana ile işbirliği içinde:
Araştırmacılar, pili bir röntgen mikroskobunun altına yerleştirdiler, şarj edip boşalttılar, pilin zayıflamasını gösteren fiziksel değişiklikleri aradılar.Birkaç gün boyunca, diskte yavaşça bir çatlaklar ağı oluştu. Bu çatlaklar problemdir ve metalik lityum ile katı elektrolit arasındaki fazlar arası tabakanın büyümesiyle ortaya çıkar. Araştırmacılar, bu tür bir kırılmanın döngü sırasında iyon akışına karşı dirence neden olduğunu buldular. Bunlar arayüzde meydana gelen istenmeyen kimyasal reaksiyonlardır ve insanlar genellikle bu kimyasal reaksiyonların bozulmanın nedeni olduğunu düşünürler. Ancak bu görüntülemeden öğrenilen şey, bu özel malzemede kimyasal reaksiyonun kendisinin kötü olmadığıdır.
Kötü olan şey, hücrenin kırılarak hücrenin performansını bozmasıdır. Kırılma problemini çözmek, yüksek enerji yoğunlukları da dahil olmak üzere katı hal pillerin potansiyelini ortaya çıkarmak için ilk adım olabilir. Araştırmacılar, gözlemlenen pil yaşlanmasının diğer katı hal pil türlerini etkileyebileceğini, bu nedenle çalışmanın sonuçlarının daha dayanıklı arayüzlerin tasarımına yol açabileceğini belirtti. Sıradan lityum iyon pillerde, kullanılan malzemeler ne kadar enerji depolanabileceğini belirler.Saf lityum en büyük kapasiteye sahiptir, ancak sıvı elektrolitlerle iyi çalışmaz. Ancak katı lityum, katı elektrolit ile birlikte kullanılabilirse, enerji yoğunluğu araştırmasının kutsal kâsesi olacaktır.
