A kulcs a dendrit felhalmozódásának kiküszöböléséhez a lítium{0}}ion akkumulátor anódjaiban, - kihasználva az akkumulátoron belüli önmelegítő hatást-
Az újratölthető lítium{0}}akkumulátorok a fogyasztói elektronikában használt fő akkumulátorok, és egyre inkább az elektromos járművek és a hálózati energiatároló alkalmazások legjobb akkumulátoraivá válnak. A pozitív elektród (katód) lítium-fém-oxid, a negatív elektród (anód) grafit. A tudósok azonban nem mondtak le a nagyobb energiasűrűségű fém lítium akkumulátorokról, és fáradhatatlanul próbálják megtalálni a kiutat a nagyobb teljesítményű fém lítium akkumulátorokhoz.
Researchers at the Rensselaer Polytechnic Institute have now found a way to use the thermal energy inside the battery to diffuse dendrites into a smooth layer, or as study leader Nikhil Koratkar, a professor in the Department of Materials Science and Engineering, says, dendrites can "Repair in place" through the self-heating effect of the battery, the paper was published in the journal "Science".
Az akkumulátor alapvetően egy katódból, egy anódból, egy elektrolitból és egy szeparátorból áll. Az elválasztó a két elektróda között található, hogy megakadályozza az akkumulátor{0}}rövidzárlatát az egymással való érintkezés következtében. Ezenkívül a szeparátor elektrolittal töltött pórusai ionok (töltött atomok), amelyek az elektródák között ingadoznak. Minél több elektrolitot nyel el a szeparátor, annál nagyobb az ionvezető képesség.
Amikor az akkumulátor lemerül, az anódon lévő pozitív töltésű lítium-ionok a katódra kerülnek, hogy elektromosságot termeljenek; az akkumulátor feltöltésekor a lítium-ionok a katódról visszafolynak az anódra, és a fém lítium anódot tartalmazó akkumulátor az ismételt töltési és kisütési folyamat során hajlamos a fém lítium anódjára. Egyenetlenül dendriteket képezve ezek a trükkös lerakódások végül áthatolhatnak a szeparátoron és elérhetik a katódot, rövidre zárva a cellát, és robbanásveszélyes tűzveszélyt jelentenek.
A grafit anódként való használata, amely elkerüli a lítium-dendrit problémát, jelenleg a legjobb akkumulátor opció, de hamarosan előfordulhat, hogy már nem lesznek képesek lépést tartani a tárolókapacitás-igényekkel.
To make lithium metal batteries thrive, the researchers' proposed solution is to use the battery's internal resistive heating to eliminate dendrite buildup. Resistive heating (also known as Joule heating) is a process in which a metallic material resists an electric current and thus generates heat. This "self-heating" effect can occur through the process of charging and discharging.
Therefore, the researchers enhanced the self-heating effect by increasing the current density (charge-discharge rate) of the battery, and found that this process can allow the dendrites to diffuse evenly and smoothly to achieve a "healing" effect. The same results were also obtained in the lithium-sulfur battery experiment. Therefore, when the battery is not in use, the "self-healing" effect of the battery can be achieved by charging and discharging at a high rate for several cycles.
A kutatás ígéretesnek hangzik. A feltöltött töltés képes megfiatalítani az akkumulátort, megakadályozni a dendritek által okozott rövidzárlatokat, és gondoskodni arról, hogy az akkumulátor biztonságosabb és nagy energiasűrűségű legyen, de ez megakadályozza az akkumulátor gyors leromlását? Talán további kutatásra van szükség a csapatnak.
