高エネルギー密度リチウム電池には自己修復型リチウム電池アノード材料を使用

バッテリー技術の継続的な開発の一環として、世界中で多数のアノード研究が行われています。アイデアの1つは、一般的に使用されているグラファイトを陽極リチウム金属に置き換えることでした。これは、ニューヨークのレンセラー工科大学での研究の一部が大幅に増加したためである可能性があります。

はるかに優れたエネルギー密度をめぐる競争は10年以上続いており、ますます激しくなっているようです。バッテリー密度は良くなり、価格も下がりましたが、まだまだ改善の余地があります。これらのブレークスルーは主にさまざまな化学物質の使用によるものですが、高エネルギー密度を提供する既知の化学物質を含む既知の化学物質を改善するためだけの場合もあります（同じ重量を意味するため電気自動車に最適です）より多くの走行距離、または同じ走行距離がありますより低い重量）。

特定のバッテリー化学の最大の課題の1つは、樹状突起の蓄積によるエネルギー貯蔵容量の劣化と損失です。これにより、研究者は、商業的競争力を獲得するのに十分な寿命をバッテリーから押し出すことができなくなります。潜在的な新しい解決策は、熱を使用してリチウム金属電池を自己修復することです。これにより、アノードに危険なデンドライトが蓄積するのを防ぎます。リチウム金属電極にデンドライトが蓄積すると、効率が低下し、技術的でない用語を使用して、最終的にバッテリーが「摩耗」します。バッテリーの充電と放電により、ツリー構造が形成されます。樹状突起の蓄積が速いほど、消費者が許容できるバッテリーのエネルギー貯蔵容量は低くなります。それをあなたの歯の歯垢と考えてください-あなたがそれを長く残すほど、虫歯を作り、歯の「耐用年数」を短くする可能性が高くなります。

Green Car Conferenceの記事によると、新しい加熱ソリューションにより、リチウムデンドライトが融合し、均一な（滑らかな）表面に融合します。これにより、バッテリーとバッテリーパックの電気的短絡のリスクも排除されます。詳細はこちら：

リチウム（Li）金属電極は非常に高いエネルギー密度を持っていますが、電気化学的メッキとストリッピングは常にデンドライトの成長を引き起こし、クーロン効率を低下させ、最終的にバッテリーの短絡を引き起こすため、商用充電式バッテリーにはまだ導入されていません。デンドライト形成を排除するために多くの方法が提案されてきた。

現在、レンセラー工科大学（RPI）のチームは、基本的に反対のアプローチを取っています。研究者らは、セルの電流密度（充放電率）を増加させ、結果として生じるデンドライトの広範な自己加熱を引き起こし、リチウムの表面拡散を引き起こしました。つまり、デンドライトを均一な層に拡散させました。彼らの研究論文はジャーナルScienceに掲載されています。

元の研究者の1人であるLuLi氏は、次のように説明しています。「一般に、樹状突起の問題は高電流密度で増加すると考えられています。ここでは、木のような進化メカニズムを報告します。これは正しいことです。途中の実験では、めっきおよびストリッピング電流密度が1平方センチメートルあたり9MAを超えると、デンドライトは大量の自己発熱を起こし、Liの広範な表面移動につながることがわかりました。この表面拡散により、デンドライトが硬化し、リチウム金属が滑らかになります。表面。高電流密度の治癒処理を繰り返し行うことで、リチウム硫黄電池の安全なサイクリングに高いクーロン効率を提供できることを示しています。」

技術的には、バッテリーの内部抵抗加熱（ジュール加熱とも呼ばれます）を使用することで、金属材料が電流の流れに抵抗し、樹枝状粒子を滑らかにすることができます。これは、リチウム電池を使用した概念実証によって証明されています。

私たちは長年バッテリーの飛躍的進歩に慣れてきました。開発の猛烈なペースは石油産業を恥ずかしく感じさせ、とらえどころのない燃料源である毎年数十億ドルの資金を提供してきました。

過去10年間で、リチウム電池は主要なモーターの動的負荷を想定しており、それらのエキゾチックな化学物質は、より高い性能と寿命を意味し続けています。自己修復リチウム金属アノードは、もう1つの前向きな開発のようです。

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