A bateria de lítio do ‘laborioso’ podia ser uns agradecimentos mais poderosos ao projeto novo

“O que nós temos agora [na tecnologia da bateria do lítio-íon] está realmente nos limites de suas capacidades,” disse Archer. “A bateria do lítio-íon, que se transformou o laborioso em pôr tecnologias novas da eletrônica, opera-se sobre em 90 por cento de sua capacidade de armazenamento teórica. As emendas menores da engenharia podem conduzir para melhorar baterias com mais armazenamento, mas esta não é uma solução a longo prazo.”

“Você precisa um tipo da mudança radical do mindset,” disse, “e esse significa que esse you've conseguiu começar quase no início.”

Snehashis “Sne” Choudhury, Ph.D. ‘18, veio acima com que Archer denomina uma solução “elegante” a um problema fundamental com baterias recarregáveis que usam os ânodos metálicos energia-densos do lítio: instabilidade às vezes-catastrófica devido às dendrites, que são as espinhas do lítio que crescem do ânodo enquanto os íons viajam para a frente e para trás através do eletrólito durante a carga e descarregam ciclos.

Se a dendrite quebra através do separador e alcança o cátodo, procurar um caminho mais curto e fogo podem ocorrer. Os eletrólitos contínuos foram mostrados para suprimir mecanicamente o crescimento da dendrite, mas às expensas do transporte de íon rápido. A solução de Choudhury: Limite o crescimento pela estrutura do eletrólito próprio da dendrite, que pode ser controlado quimicamente.

Usando um procedimento da reação o grupo de Archer introduzido em 2015, emprega “nanoparticles peludos ligados” -- um enxerto de nanoparticles do silicone e de um polímero functionalized (óxido do polipropileno) -- para criar um eletrólito poroso que alongue eficazmente os íons da rota deve tomar ao curso do ânodo ao cátodo e à parte traseira, aumentando dramaticamente a vida do ânodo.

Seu papel, “depósito eletrolítico de limitação dos metais em eletrólitos estruturados,” foi publicado nas continuações da Academia Nacional das Ciências. Choudhury e Dylan Vu -- majoring júnior de aumentação na engenharia química -- são os co-primeiros autores.

Choudhury, que é dirigido à Universidade de Stanford para seu trabalho pos-doctoral, igualmente planejou um método para o visualização direto dos funcionamentos internos de sua bateria experimental. O grupo confirmou previsões teóricas sobre o crescimento da dendrite com dispositivo de Choudhury.

“Este é algo que eu tenho quis fazer para, eu suponho, as três vidas dos estudantes do Ph.D.,” disse Archer, que esteve em Cornell desde 2000, com um riso. “Que Sne podia fazer era projetar uma pilha que nos permitisse, a muito elegantemente, visualize o que está ocorrendo na relação do lítio-metal, dando nos agora a capacidade para ir além das previsões teóricas.”

Uma outra novidade deste trabalho, Archer disse, “está virando algo de um cânone” na ciência da bateria. É longa separador poroso guardado que, a fim suprimir o crescimento da dendrite, o separador dentro da bateria deve ser mais forte do que o metal que está tentando suprimir, mas de Choudhury do polímero -- com tamanhos médios do poro abaixo de 500 nanômetros -- foram mostrados para prender o crescimento.