Hoe zit het met nano-lithiumbatterijen?

Nanomaterialen worden gebruikt om de elektrochemische prestaties van anodematerialen van lithiumionbatterijen te verbeteren met duidelijke effecten. Nanomaterialen die worden gebruikt in lithium-ionbatterijen, hoewel voor elektroden met grote volumeveranderingen tijdens het opladen en ontladen, het probleem van elektrodepoedering aanzienlijk kan worden verminderd en de cycluskarakteristieken van elektroden met grotere afmetingen aanzienlijk kunnen worden verbeterd.

Jianyu Huang van Sandia National Laboratory in de Verenigde Staten en zijn onderzoeksteam beweerden met succes de kleinste lithium-ionbatterij ter wereld te hebben ontwikkeld, die werd vervaardigd onder een projectie-elektronenmicroscoop in het Center for Inductive Nanotechnology (CINT). van.

De anode van de nano-lithiumbatterij bestaat uit een tin-dioxide-nanodraad met een diameter van 100 nm en een lengte van 10 μm, wat slechts 1 / 7000ste van een mensenhaar is. De nanobatterij is ook samengesteld uit een 3 mm lange lithiumkobaltoxidekathode en een ionische vloeibare elektrolyt. , Voltooi de" montage" onder de projectie-elektronenmicroscoop.

Ontwikkelaars hoopten het oorspronkelijk te gebruiken om de atomaire structuurveranderingen van lithiumbatterijen tijdens het opladen en ontladen grondig te begrijpen, om zo manieren te vinden om het uitgangsvermogen en de energiedichtheid van lithium-ionbatterijen te verbeteren. In de studie ontdekten ze onverwachts dat de lengte van de tin dioxide nanodraden bijna verdubbelde tijdens het laadproces, in plaats van de breedte uitgerekt zoals eerder voorspeld. Dergelijke bevindingen kunnen de planning van lithiumbatterijen helpen verbeteren en interne kortsluitingen voorkomen die de levensduur van de batterij kunnen verkorten.

De studie vond de voorheen onbekende veranderingen in de anode van de nano-lithiumbatterij voor en na het opladen.

Jianyu Huang, die de leiding heeft over het onderzoeksproject, zei dat de door hen ontwikkelde ultraminiatuurproductiemethode voor batterijen meer onderzoek naar de fabricage van microbatterijen kan stimuleren, om zo een beter begrip te krijgen van de mechanismen die de batterijprestaties regelen. en betrouwbaarheid. Lithium-ionbatterijen op basis van nanodraad zullen aanzienlijk worden verbeterd in ladingsdichtheid en energie-efficiëntie in vergelijking met bestaande lithiumbatterijen. In de toekomst kunnen hybride voertuigen, notebooks, mobiele telefoons en andere lithiumbatterijproducten hiervan profiteren.

Omdat het meeste onderzoek naar nanomaterialen zich momenteel in de laboratoriumfase bevindt, zijn nanomaterialen vatbaar voor agglomeratie. Daarom is verder onderzoek nodig om nanodeeltjes met een regelbare deeltjesgrootte te bereiden en het agglomeratieprobleem van deze deeltjes tijdens opslag en transport op te lossen.