Қатты күйдегі батареялар анодтарындағы дыбыс деңгейін өзгерту мәселелерін шешу

ДамуыҚатты күйдегі батарея ұяшығы Технология энергияны сақтау, энергияның тығыздығы жоғары және дәстүрлі литий-иондық батареялармен салыстырғанда жақсартылған қауіпсіздікті арттыруға уәде береді. Алайда, осы перспективалы технологияның алдында тұрған негізгі міндеттердің бірі - бұл зарядтау және түсіру циклдары кезінде анодтағы өзгерістер туралы мәселе. Бұл блог Хаттама қатты күйдегі жасушалардағы анод кеңеюінің себептерін анықтайды және осы мәселені азайтуға, тұрақты ұзақ мерзімді жұмысын қамтамасыз етуге арналған инновациялық шешімдерді зерттейді.

Неліктен анодтар қатты күйдегі батарея ұяшықтарында кеңейеді?

Анодты кеңейтудің түпкі себебін түсіну тиімді шешімдерді әзірлеу үшін өте маңызды. -ДаҚатты күйдегі батарея ұяшығы Дизайн, анод әдетте литий металл немесе литий қорытпаларынан тұрады, олар энергияның тығыздығы жоғары, бірақ велоспорт кезінде айтарлықтай өзгерістерге бейім.

Литийді жалғау және күрделі процесс

Зарядтау кезінде литий иондары катодтан анодқа ауысады, онда олар металл литий ретінде сақталады (жалатылған). Бұл процесс анодты кеңейтуге мәжбүр етеді. Керісінше, разряд кезінде литий анодтан алып тастайды, оны келісім-шартқа шығарады. Осы қайталанған кеңейту циклі және жиырылуы бірнеше мәселелерге әкелуі мүмкін:

1. Қатты электролиттегі механикалық кернеу

2. Анод-электролит интерфейсінде бос орындарды қалыптастыру

3. Жасушалық компоненттердің ықтимал желдеткіші

4. Ішкі кедергіні жоғарылату

5. Циклдің азаюы және әлеуетті сақтау

Қатты электролиттердің рөлі

Дәстүрлі литий-иондық аккумуляторлардағы сұйық электролиттерден айырмашылығы, қатты күйдегі жасушалардағы қатты электролиттер дыбыс өзгермейді. Бұл қаттылық анодтың кеңеюінен туындаған мәселелерді ушықтырады, егер дұрыс жолданбаған болса, ұяшықтың істен шығуына әкелуі мүмкін.

Литий металы анодтардағы көлемді ісінудің жаңа шешімдері

Зерттеушілер мен инженерлер көлемді өзгерту мәселелерін азайту үшін әртүрлі инновациялық тәсілдерді зерттеп жатырҚатты күйдегі батарея ұяшығы анодтар. Бұл шешімдер дыбыс өзгерістерін қабылдау кезінде анод пен қатты электролиттің арасындағы тұрақты байланыс орнатуға бағытталған.

Инженерлік интерфейстер және жабындар

Бір перспективалық тәсіл литий металл анодтары мен қатты электролит арасындағы арнайы жабындар мен интерфейс қабаттарын дамытуды қамтиды. Бұл инженерлік интерфейстер бірнеше мақсаттарға қызмет көрсетеді:

1. Литий ионды тасымалдауды жақсарту

2. Инфекциялық кедергіні азайту

3. Көлемді өзгерту

4. Dendrite түзілуіне жол бермеу

Мысалы, зерттеушілер қорғаныс қасиеттерін сақтай алатын ультратин керамикалық жабындарын қолдануды зерттеді. Бұл жабындар стрессті біркелкі таратуға және қатты электролиттегі жарықтардың пайда болуына жол бермейді.

3D құрылымдық анодтары

Тағы бір инновациялық шешім көлемнің өзгеруіне ықпал ететін үш өлшемді анод құрылымдарын жобалауды қамтиды. Бұл құрылымдарға мыналар кіреді:

1. Кеуекті литий металл қаңқалары

2. Литийдің тұндыруы бар көміртекті тіректер

3. Наноқұрылымды литий қорытпалары

Кеңейту және бірыңғай литийдің тұндыруын кеңейту және жасау үшін қосымша кеңістік беру арқылы, осы 3-ші құрылымдар жасуша компоненттеріне механикалық кернеуді едәуір азайтып, цикл өмірін жақсарта алады.

Композициялық анодтар батарея ұяшықтарының қатты күйін тұрақтандыруға бола ма?

Композиттік анодтар көлемді өзгерту мәселелерін шешуге арналған перспективті даңғылды білдіредіҚатты күйдегі батарея ұяшығы Дизайн. Әр түрлі материалдарды қосымша қасиеттері бар әр түрлі заттарды біріктіру арқылы зерттеушілер дыбыс қаттылығының теріс әсерін азайту кезінде жоғары энергия тығыздығын ұсынатын анодтар құруға бағытталған.

Литий-кремний композиттік анодтары

Кремний литийді сақтау үшін жоғары теориялық сыйымдылығымен белгілі, бірақ ол велоспорт кезінде қатты өзгерістерден зардап шегеді. Кремнийді литий металымен үйлестіре отырып, мұқият ойластырылған наноқұрылымдармен, зерттеушілер құрама анодтарды көрсетті:

1. Таза литий металлға қарағанда энергияның тығыздығы жоғары

2. Жақсартылған құрылымдық тұрақтылық

3. Цикл өмірін жақсы

4. Жалпы көлемді кеңейту

Бұл композициялық анодтар кремнийдің жоғары сыйымдылығын литий металл компонентін буферлік көлемді өзгерту және электр контактілеріне қолдау көрсету кезінде пайдаланады.

Полимер-керамикалық гибридті электролиттер

Анодтың қатаң бөлігі емес, керамикалық және полимер компоненттерін біріктіретін гибридті электролиттер көлемді өзгертулерде маңызды рөл атқара алады. Бұл материалдар:

1. Таза керамикалық электролиттермен салыстырғанда икемділікті жақсартыңыз

2. Тек полимерлі электролиттерден гөрі механикалық қасиеттер

3. Анодпен кеңейтілген инфекциялық байланыс

4. Өздігінен емдейтін қасиеттердің мүмкіндігі

Осы гибридті электролиттерді қолдана отырып, қатты күйдегі жасушалар ұзақ мерзімді тұрақтылық пен өнімділік жақсарған анод көлемінің өзгеруімен туындаған күйзелістерге төтеп бере алады.

Материалдарды жобалаудағы жасанды интеллект туралы уәде

Қатты күйдегі батареяны зерттеу өрісі дамып келе жатқанда, дамып келе жатқанда, жасанды интеллект (AI) және машиналарды оқыту әдістері материалдарды ашу және оңтайландыру үшін қолданылуда. Бұл есептеу тәсілдері бірнеше артықшылықтарды ұсынады:

1. Ықтимал анодтық материалдар мен композиттердің тез скринингі

2. Материалдық қасиеттер мен мінез-құлықты болжау

3. Күрделі көп компонентті жүйелерді оңтайландыру

4. Күтпеген материал комбинацияларын анықтау

AI-прогидтер дизайнын қолдану арқылы зерттеушілер энергияның тығыздығы мен циклды пайдалану кезінде дыбыс деңгейінің өзгеру проблемасын тиімді шешуге болатын роман құрамы мен құрылымдарын дамытады деп үміттенеді.

Қорытынды

Дыбыс деңгейінің өзгеруі Қатты күйдегі батареядағы батареялар анодтарындағы ақаулар осы перспективалы технологияның толық әлеуетін іске асыру үшін өте маңызды. Инновациялық тәсілдер арқылы инженерлік интерфейстер, 3D құрылымдық анодтары, композициялық материалдар, зерттеушілер тұрақтылық пен жұмысты жақсартуда айтарлықтай қадамдар жасаудаҚатты күйдегі батарея ұяшықтары.

Бұл шешімдер дамып, жетілген сайын, біз бұрын-соңды болмаған энергияның тығыздығы, қауіпсіздігі және ұзақ өмір сүруді ұсынатын қатты мемлекеттік батареяларды көре аламыз. Бұл жетістіктер электромобильдер, портативті электроника және тор-масштабты үнемдеуге арналмайды.

Евтенияда біз қатты мемлекеттік батареяның алдыңғы қатарында тұруға міндеттіміз. Біздің сарапшылар тобымыз үнемі осы қызықты саланың алдында тұрған міндеттерді жеңу үшін жаңа материалдар мен дизайнды зерттейді. Егер сіз біздің заманауи қатты күйдегі батареяның шешімдері туралы көбірек білгіңіз келсе немесе сұрақтарыңыз болса, бізге жетуден тартынбаңызchaty@zyepower.com. Біз бірге тазартқышты, тиімдірек болашақты күшейте аламыз.

Сілтемелер

1. Чжан, Ж., Е және басқалар. (2022). «Қатты күйдегі батареялардағы литий металл анодтарын тұрақтандырудың алдыңғы қатарлы стратегиясы». Табиғат энергиясы, 7 (1), 13-24.

2. Лю, Ю., Е және басқалар. (2021). «Қатты мемлекеттік литий батареялары үшін композиттік анодтар: қиындықтар мен мүмкіндіктер». Жетілдірілген энергетикалық материалдар, 11 (22), 2100436.

3. XU, R. және al. (2020). «Жоғары деңгейлі литий металл одағының жасанды интерфейстері». Зат, 2 (6), 1414-1431.

4. Чен, X. және al. (2023). «3D құрылымдық анодтары қатты-мемлекеттік литий батареялары: дизайн принциптері және соңғы жетістіктер». Жетілдірілген материалдар, 35 (12), 2206511.

5. Ванг, C., және al. (2022). «Машиналарды оқыту - жоғары иондық өткізгіштікпен қатты электролиттердің дизайны». Табиғат коммуникациялары, 13 (1), 1-10.