A Stanford kutatói rájöttek, miért hibásodnak meg a lítium-fém akkumulátorok
A Stanford Egyetem és az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának SLAC National Accelerator Laboratory kutatói azonosították, mi okozza a lítium-fém akkumulátorok rövidzárlatát és meghibásodását – és ez segíthet elkerülni a problémát a jövőbeni akkumulátorgyártás során.
A felfedezés eredményeként a nagy energiasűrűségű, gyorsan tölthető, nem gyúlékony fém lítium akkumulátorok, amelyek hosszú élettartamúak, leküzdhetik az elektromos járművekben való használatuk fő akadályát, egyéb előnyeik mellett.
A szilárd elektrolitot tartalmazó lítium-fém akkumulátorok könnyűek, gyúlékonyak, sok energiát tárolnak, és nagyon gyorsan újratölthetők. Egyetlen gond velük egy rövidzárlati probléma, amely miatt meghibásodhatnak.
Most úgy tűnik, hogy a kutatóknak sikerült meghatározniuk a problémát. A Nature Energy folyóiratban megjelent cikkben „A lítium behatolási valószínűségének mechanikai szabályozása szilárd elektrolitokban” címmel a kutatók a különösen az erős újratöltés során jelentkező mechanikai igénybevételt, említették a meghibásodás okaként.
William Chueh vezető szerző elmagyarázza:
Az akkumulátorok csekély bemélyedése, meghajlítása vagy megcsavarodása nanoszkopikus repedéseket okozhat az anyagokban, és a lítium behatolhat a szilárd elektrolitba, ami rövidzárlatot okozhat.
Még a gyártás során bekerülő por vagy egyéb szennyeződések is elegendő feszültséget generálhatnak ahhoz, hogy meghibásodást okozzanak.
Xin Xu, társszerző, ahhoz hasonlította, ahogy a kátyúk jelennek meg a járdán. Az esőben és a hóban az autógumik vizet vernek a járda apró, már meglévő tökéletlenségeibe, és egyre szélesebb repedéseket okoznak, amelyek idővel tovább nőnek.
„A lítium valójában egy puha anyag, de a kátyúban lévő vízhez hasonlóan csak nyomásra van szükség a rés kiszélesítéséhez és a meghibásodáshoz”, mondta Xu.
Tehát a kutatók most azt vizsgálják, hogyan lehet ugyanazokat a mechanikai erőket felhasználni az anyag keményítésére a gyártás során, hasonlóan ahhoz, ahogy a kovács a gyártás során megedzi a pengét. Azt is vizsgálják, hogyan lehet bevonni az elektrolit felületét, hogy megakadályozzák a repedéseket, vagy javítsák azokat, ha megjelennek.
A tudósok szerte a világon, akik új, szilárd elektrolitból tölthető akkumulátorok kifejlesztésén dolgoznak, a tervezéskor felhasználhatják ezt az eredményt, hogy megelőzzék a probléma kialakulását.
Forrás: Electrek
