新技術の出現により、リチウム電池はより強力になる可能性があります

コーネル大学の化学工学の教授であるLydenArcherは、バッテリーの「革命」が必要であると信じており、彼の研究室が最初のショットの1つを開いたと信じています。

「私たちが現在持っているもの[リチウムイオン電池技術]は、実際にはその能力の限界にあります」とアーチャーは言いました。 「リチウムイオン電池は、新しい電子技術の開発を推進する主力になっています。理論上のストレージ容量の90以上が稼働しています。小規模なエンジニアリング調整により、バッテリーの品質とストレージスペースが増える可能性がありますが、これは長くはありません。 -長期的な解決策。」

「根本的な心の変化が必要だ」と彼は言った。 「それはあなたが最初から始めなければならないことを意味します。」

Snehashis "Sne" Chowdhury '18は、高エネルギーリチウムアノードを使用した充電式バッテリーの基本的な問題に対するArcherの「エレガントな」ソリューションを提案しました。充電と放電のサイクル中に4番目。

デンドライトがセパレーターを突き破ってカソードに到達すると、短絡や火災が発生します。固体電解質は樹枝状成長を機械的に阻害することが示されていますが、急速なイオン輸送が犠牲になります。 Chowdhuryの解決策：化学的に制御できる電解質自体の構造によって、デンドライトの成長を制限します。

Archie Groupが2015年に導入した反応プログラムを使用して、彼らは「架橋ヘアナノ粒子」（二酸化ケイ素ナノ粒子と機能性ポリマー（ポリプロピレンオキシド）グラフト）を使用して多孔質電解質を作成しました。アノードからカソードへのイオン必要経路の効果的な延長と戻りにより、アノードの寿命が大幅に延長されました。

彼らの論文「構造化電解質中の金属の電着を制限する」がProceedingsoftNationalAcetyofScienceに掲載されました。 ChowdhuryとDylanVuは化学工学の新入生であり、協力の最初の著者です。

ポスドク研究のためにスタンフォードに行ったChowdhuryも、実験用バッテリーの内部動作を直接観察する方法を設計しました。パネルは、Chowdhuryの装置による樹枝状成長の理論的予測を確認しました。

「これが私がやりたいことだと思う」と2000年からコーネル大学で働いているアーチャーは、3人の博士課程の学生の人生を笑顔で言った。 「Sneができることは、リチウム金属界面に何が起こっているかを非常にエレガントに観察できるユニットを設計することです。これにより、理論的な予測を超えることができます。」

アーチャー氏によると、この作品のもう1つの目新しさは、「電池科学における古典の転覆」でした。樹枝状の成長を抑制するためには、バッテリー内部の膜が抑制しようとしている金属よりも強力でなければならないと長い間考えられてきましたが、Chowdhuryの多孔質ポリマーダイアフラム（平均開口が500ナノメートル未満）は停滞しています成長。

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