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#IT & Technologie - Telecom
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Neue Zwischenphase verbessert Leistung, Sicherheit von Lithium-Metallbatterien
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Penn State-Forscher haben eine neue Festelektrolytzwischenphase (SEI) entwickelt um die Leistung und die Sicherheit von Lithiummetallbatterien zu verbessern.
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Hoch-Energie-Dichtelithium-Metallbatterien sind als die Zukunft von Elektro-Mobilen, von Smartphones und von Brummen angekündigt worden.
Jedoch ist ein wichtiges Thema, das ihren Fortschritt einstellt, die Stabilität von ihrem SEIs. Der Angeklagte ist hier eine Salzschicht, die auf der Oberfläche der Lithiumelektrode der Batterie gefunden wird, die sie isoliert und Lithiumionen leitet.
„Diese Schicht ist und wird gebildet natürlich durch die Reaktion zwischen dem Lithium sehr wichtig und dem Elektrolyt in der Batterie,“ sagt Penn State-Professor Donghai Wang. „Aber sie benimmt sich nicht sehr gut, die verursacht viele Probleme.“
Nach Ansicht der Forscher Verminderung der SEI-Ergebnisse in den Dendriten, die negativ die Leistung und die Sicherheit einer Batterie beeinflussen.
„Deshalb dauern Lithiummetallbatterien nicht länger – die Zwischenphase wächst und sie ist nicht stabil,“ sagt Wang.
Um dieses zu beheben, hat das Penn State-Team eine Polymerzusammensetzung benutzt um ein SEI viel besser zu schaffen.
Geführt durch Chemiedoktoranden Yue Gao, ist das erhöhte SEI eine reagierende Polymerzusammensetzung, die polymerischem Lithiumsalz, Lithiumfluorid nanoparticles und aus Graphenoxidblättern besteht.
Der neue Bau dieser Batteriekomponente hat Dünnschichten dieser Materialien, die wo Thomas E. Mallouk, Evan Pugh University Professor von Chemie ist, lieh seine Sachkenntnis.
„Es gibt viel molekular-stufige Steuerung, die erforderlich ist, eine stabile Lithiumschnittstelle zu erzielen,“ Mallouk sagte. „Das Polymer, dass, die Yue und Donghai entworfen sind, reagiert, um eine Greifer ähnliche Bindung zur Lithiummetalloberfläche zu machen. Sie gibt das Lithium, überzuziehen, was sie auf eine passive Art wünscht, damit sie nicht mit den Molekülen im Elektrolyt reagiert. Die nanosheets in der Zusammensetzung treten als eine mechanische Sperre auf, um zu verhindern, dass Dendriten sich bilden vom Lithiummetall.“
Unter Verwendung der Chemie und der konstruktiven Gestaltung ermöglichte die Zusammenarbeit zwischen Feldern der Technologie, die Lithiumoberfläche an der Atomskala zu steuern.
„Wenn wir Batterien ausführen, denken wir nicht notwendigerweise wie Chemiker, vollständig unten zum molekularen Niveau, aber das ist, was wir hier tun mussten,“ sagte Mallouk.
Das reagierende Polymer hilft auch, das Gewicht und die Herstellungskosten zu verringern, die zu die breite verbreitete Annahme von Lithiummetallbatterien der Reihe nach führen konnten.