Havaya ve Suya Dayanıklı Lityum Metal Anotlar için Verimli Paket Teknolojisi
Fotoğraf : Li-wax-PEO’nun şeması ve hava ve sudaki kararlılığı.
Lityum metal anot, düşük voltaj (−3.04 V – Li / Li + ) ve yüksek özgül kapasite (3800 mAh g −1 ) için lityum iyon pillerin enerji yoğunluğunu yükseltme potansiyeline sahiptir .
Ancak, dendrit büyümesi ve yüksek kimyasal aktivitesinin neden olduğu havadaki dengesizlikten kaynaklanan güvenlik problemleri, elektrot malzemesi olarak geniş çaplı kullanımını sınırlamaktadır. Lityum metali havadaki neme ve oksidatif bileşenlere karşı oldukça hassastır, bu da yüzeyindeki lityum hidroksit gibi yalıtıcı ürünlerin oluşmasına ve bunun sonucunda elektrokimyasal performansın kötüleşmesine neden olur.
Ayrıca, lityum suya maruz kaldığında, ısı ve hidrojen oluşumu nedeniyle yanma ve patlama meydana gelebilir. Lityum metalin hassasiyeti, lityum metal anotun nakliyesi, depolanması ve işlenmesi sırasında baskı gereksinimlerini arttırır. Bu nedenle, gelecekte pratik olarak uygulanması için havaya dayanıklı, su geçirmez bir lityum metal anot oluşturulması çok tercih edilir.
Elektronik alanında, paketleme teknolojisi elektronik bileşenleri lityum metal koruması için tasarım konsepti sunan bir kaplama aracılığıyla nemli hava ve sudaki korozyondan ve fiziksel hasardan korur.
Tianjin Üniversitesinden Prof. Quan-Hong Yang ve Tsinghua Üniversitesinden Prof. Wei Lv başkanlığındaki bir grup bilim adamı, son zamanlarda hava-stabil, su geçirmez lityum metal anot oluşturmak için basit bir daldırma kaplama tekniği ile lityum metal yüzeyinde balmumu-PEO kaplaması oluşturdu. Balmumu yaygın olarak kullanılan inert bir sızdırmazlık malzemesi olduğundan, lityum metal yüzeyinde kolayca kaplanabilir.
Elde edilen balmumu bazlı kompozit kaplama, su ve havada lityum metalin istenmeyen reaksiyonlarından kaçınır. Bataryalarda, kaplama elektrolitin lityum metal anotların yüzeyine dağılmasını engellerken homojen olarak dağılmış PEO, arayüzde homojen dağılmış lityum-iyon iletimini sağlar ve lityum dendritlerin büyümesini durdurur.
Balmumu-PEO kaplamaya karşı koruma ile, lityum yüzey 24 saat boyunca% 70 gibi yüksek bağıl neme sahip havada değişmeden kalır ve% 85’lik yüksek kapasitenin tutulmasını sağlar. Doğrudan su ile temas halinde bile, lityum kapasite azalması veya yanma göstermez.
Kaplanmış lityum metal anot, simetrik hücrelerde en fazla 500 saatlik bir süre boyunca stabil kalır ve kaplanmış lityum metal anot ile birleştirilen lityum-kükürt piller, 300 döngü için döngü başına% 0.075’lik düşük kapasiteli bir bozunma hızı sergiler. Bu çalışma, kolayca ölçeklenebilen ve diğer hassas elektrot malzemelerine uygulanabilen, havaya dayanıklı, su geçirmez lityum metal anotlar için etkili bir paket teknolojisi göstermektedir.
Bu araştırma, Ulusal Seçkin Genç Bilim Adamları Ulusal Bilim Fonu, Çin (51525204), Çin Ulusal Doğal Bilim Vakfı (51772164 ve U1601206), Guangdong Özel Bilim Programı (2017B030306006), Guangdong Özel Destek Programı (2017TQ04C664) , Guangdong Pearl River Yetenekleri Programı, Yerel Yenilikçi ve Araştırma Ekipleri Projesi (2017BT01N111) ve Shenzhen Temel Araştırma Projesi (JCYJ20170412171630020 ve JCYJ20170412171359175) tarafından desteklenmektedir.
Kaynak: azom.com
