Osclaíonn tuiscint ar theip sileacain an bealach le haghaidh taighde ar chadhnraí litiam cumais níos airde

I gcadhnraí litiam-ian sreang sileacain, craiceann an leictrilít as sileacain, rud a chuireann bac ar bhealaí leictreonacha agus a laghdaíonn go mór cumas luchtaithe na bhfeistí geallta sin.

Deimhníonn an páipéar nua (Fás forásach ar an solad - Leictrilít sa tionscal spriocanna do chadhnraí Siano de inter aigéan) go n-osclaíonn an próiseas seo bealaí nua taighde, ag baint úsáide as poitéinseal ollmhór sileacain chun ard-acmhainn agus fad a athrú go hiomlán. - cadhnraí buan ó fhóin phóca go gluaisteáin.

Dúirt Jinkyoung Yoo, eolaí ag Saotharlann Náisiúnta Los Alamos agus údar comhfhreagrach an pháipéir, leis an tuiscint nua seo, molaimid modh brataithe a fhorbairt a leithlisíonn sileacain ón leictrilít chun feabhas a chur ar fheidhmíocht cadhnraí litiam-ian nanowire sileacain. Is saothróir nana-ábhar leathsheoltóra é Yoo ag an Ionad Teicneolaíochta Comhtháite (CINT), atá ina shaoráid úsáideora de chuid na Roinne Fuinnimh ag Saotharlanna Náisiúnta Los Alamos agus Sandia.

Taispeántar grianghraf de nanowires sileacain a fhástar ar dhiosca cruach dhosmálta (deiseal ón gcúinne uachtarach ar chlé) i radharcanna taobh, barr agus macra. Tá an diosca thart ar ceathrú méid. D'aimsigh taighde nua NatureNanotech an próiseas a bhaineann le teorainn a chur le húsáid sileacain i gcadhnraí litiam-ian agus aithníodh bealaí taighde chun na saincheisteanna seo a shárú. Tá toilleadh stórála leictreach ceallraí le hanóid sileacain 10 n-uaire níos mó ná cadhnra le gnáth-anóid bunaithe ar graifít.

Rinne comhoibritheoirí ó shraith saotharlanna náisiúnta agus ollscoileanna an staidéar seo, ag comhtháthú tomagrafaíocht eilimint íogair trí mhicreascópacht leictreoin tarchurtha scanadh íseal-teocht (algartam anailíseach chun cinn), agus ag nochtadh struchtúr gaolmhar agus éabhlóid cheimiceach sileacain chomh maith leis na hidirghníomhaíochtaí idir. leictrilítí soladacha i 3D.

Phlandáil Yoo foraois de nanowires sileacain ar diosca cruach dhosmálta mar anóid le haghaidh turgnaimh ceallraí. Tá cumas uathúil ag an áis CINT i Los Alamos an cineál seo de shreang sileacain a fhás go díreach ar an anóid.

Creideann taighdeoirí saotharlainne tionsclaíocha agus náisiúnta araon gurb é sileacain an t-ábhar leictreoid diúltach ard-acmhainne is bisiúla chun cadhnraí litiam-ian den chéad ghlúin eile a chur i bhfeidhm go praiticiúil. Áirítear sa cheallraí anóid a thugann leictreoin isteach agus catóid a bhogann leictreoin amach chun sruth a ghiniúint.

Ag baint úsáide as anóidí bunaithe ar graifít agus cadhnraí litiam-ian, tá raon na bhfón póca agus na bhfeithiclí leictreacha níos mó ná 400 míle. Cuireadh bac ar fhorbairt an chéad ghlúin eile ag baint úsáide as anóidí sileacain, ar a dtugtar go bhfuil toilleadh stórála 10 n-uaire níos mó ná cadhnraí anóidí graifíte, ag díghrádú acmhainne tar éis luchtú arís agus arís eile.

Tar éis 100 timthriall muirir / urscaoilte, ní féidir le cadhnraí sileacain ach 60% dá n-acmhainn stórála bunaidh a bhainistiú, rud nach bhfuil maith go leor don teicneolaíocht laethúil.

Go dtí seo, níl a fhios ag aon duine an chúis chruinn.

In iarratais luatha, nuair a bhí cáithníní sféarúla sileacain faoi lé an leictrilít agus a mhuirearú, leathnódh siad 300% agus déanfaidh siad damáiste don anóid. I ngach cineál cadhnraí, táirgeann an próiseas chun an anóid a nochtadh don leictrilít imoibriú chun SEI a fhoirmiú. Tá SEI ríthábhachtach do chobhsaíocht na ceallraí, toisc go bhfuil ról ríthábhachtach aige sna frithghníomhartha leictreamaiceimiceacha laistigh den cheallraí agus rialaíonn sé a chobhsaíocht.

Nuair a scarann ​​SEI ón anóid, díreach mar a dhéanann sé le sileacain, tá an teagmháil leictreach briste agus laghdaítear cumas na ceallraí.

"Bhí muid ag smaoineamh go bhféadfadh nanowires an fhadhb a bhaineann le leathnú sileacain in electrolytes a réiteach toisc go bhféadfaí sreang amháin a shíneadh, ach níor thuig muid cad a tharla," a mhínigh Yoo.

Dúirt Yoo go bhfuarthas amach le taighde nua gur féidir leictrilítí dul isteach ar fud sileacain, ag cruthú pócaí SEI agus ag cur isteach ar bhealaí leictreonacha. Déanann an próiseas seo oileáin sileacain scoite a dhícheangal san anóid nach féidir leis an acmhainn ceallraí a mhéadú. Dúirt Yoo gurb é an chéad chéim taighde eile ná cáithníní sileacain nó nanowires a chóta chun sláine sileacain a choinneáil i láthair leictrilítí.