Zinātnieki atklāj dīvainu 'stiklainu' metāla stāvokli, kas varētu uzlabot litija baterijas

Nanostrukturālo litija atomu (zils) ilustrācija, kas nogulsnējas uz elektroda (dzeltens). (UCSD)

Ilgstošāki, efektīvāki akumulatori būtu stimuls visam, sākot no viedtālruņiem līdzelektriskie transportlīdzekļi, un tagad zinātnieki ir veikuši negaidītu atklājumu, kas varētu palīdzēt attīstīt nākamās paaudzes akumulatoru tehnoloģiju, kā arī ātrākus katalizatorus un citus progresīvus materiālus.

Litija akumulatora uzlādes agrāko posmu analīze, kas pazīstama kā nukleācija – ir parādījis, ka elektriskās strāvas palēnināšana elektroda tuvumā rada neorganizētus atomu modeļus, kas savukārt uzlabo kopējo uzlādes izturēšanos.

Izmantojot detalizētu elektronu mikroskopiju, šķidrā slāpekļa dzesēšanu un datormodelēšanu, pētnieki varēja novērot litija metāla nekristālisku 'stiklveida' formu, lādējoties.



'Šajā darbā ir parādīta kriogēnās attēlveidošanas spēja atklāt jaunas parādības materiālu zinātnē.' saka materiālu zinātniece Šērlija Menga no Kalifornijas Universitātes Sandjego (UCSD).

'Patiess komandas darbs ļāva mums ar pārliecību interpretēt eksperimentālos datus, jo skaitļošanas modelēšana palīdzēja atšifrēt sarežģītību.'

Šī ir pirmā reize, kad tīrs metāls ir novērots amorfā formā – tas ir daudz mazāk strukturēts, nekā parasti varētu sagaidīt no akumulatora uzlādes procesa.

Litija atomi tiek nogulsnēti uz akumulatora anoda, kad tas uzlādējas, taču sīkāka informācija par to, kā šis process darbojas atomu līmenī, vēl nav pilnībā izprasts.

Mēs zinām, ka nogulšņu veids var atšķirties atkarībā no uzlādes, izraisot mazāk stabilu uzlādes procesu un pakāpenisku akumulatora noārdīšanos.

Pētījumā stiklveida litija embriji augšanas laikā palika nestrukturēti un vaļīgi, kad akumulators uzlādējās. Zinātniekus pārsteidza gan stiklveida metāla radīšana, gan tā izveidošanai nepieciešamie apstākļi.

'Mēs varam izgatavot amorfu metālu ļoti vieglos apstākļos ar ļoti lēnu uzlādes ātrumu.' saka materiālu zinātnieks Borjans Liovs no Aidaho Nacionālās laboratorijas. 'Tas ir diezgan pārsteidzoši.'

Datormodelēšana apstiprināja, ka kinētiskās reakcijas radīja amorfas (nevis sakārtotas) kristāliskas formas ar lēnu uzlādes ātrumu. Turpmākie testi ar vēl četriem reaktīviem metāliem atkārtoja rezultātu.

Jebkurš stiklveida metāla materiāls var tikt izmantots un pielāgots, lai gūtu labumu no šī pētījuma, un tas ietver tāda paša akumulatora enerģijas daudzuma iegūšanu mazāka izmēra iepakojumā (ļoti parocīgi, ja vēlaties, lai jūsu elektriskā automašīna kalpotu pēc iespējas ilgāk uz atklāta ceļa).

Šajā pētījumā novērotās stiklveida metāla konstrukcijas parasti ir ļoti grūti ražot, kas padara to izskatu šeit vēl aizraujošāku, un ar turpmāku izpēti potenciālie pielietojumi galu galā varētu pārsniegt baterijas.

'Šādu metālisku stiklu īpašības, daudzumus un daļiņu izmērus un sadalījumus var pielāgot, optimizējot strāvas blīvumu un nogulsnēšanās laiku,' raksta pētnieki savā ziņojumā. papīrs .

'Šie jaunie amorfie aktīvie metāli pavērs jaunas iespējas dažādos pielietojumos papildus metāla stikla un enerģijas uzglabāšanas jomām, tostarp biomedicīnā, nanotehnoloģijās un mikroelektromehāniskajās sistēmās.'

Pētījums ir publicēts Dabas materiāli .

Populārākas Kategorijas: Viedoklis , Sabiedrību , Daba , Telpa , Vidi , Veselība , Fizika , Dabu , Tech , Neklasificēts ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.