Лучший, быстрый, сильный: Батареи здания которые не идут заграждение

Литий-ионные аккумуляторы держат неимоверное обещание для улучшенной емкости запоминающего устройства, но они испаряющие. Мы все слышали новостям о литий-ионных аккумуляторах в телефонах -- прежде всего галактика 7 Самсунг -- причинять телефоны уловить огонь.

Много из проблемы возникает от пользы электролита горючей жидкости внутри батареи. Один подход использовать не-огнеопасный твердый электролит вместе с электродом металла лития. Это увеличило бы энергию батареи пока в то же время уменьшающ возможность огня.

Существенно, назначение строит батареи следующего поколени полупроводниковые которые не идут заграждение. Путешествие фундаментально понять литий.

«Каждое как раз смотрит компоненты накопления энергии батареи,» говорит Эрик Херберт, ассистента профессора науки материалов и проектировать в университете Мичигана технологическом. «Очень немногие исследовательские группы заинтересованы в понимать механические элементы. Но низкий и созерцайте, мы открывайте что механические свойства сами лития могут быть ключевым куском головоломки.»

Исследователи техника Мичигана способствуют значительно к приобретать глубокое понимание лития с результатами опубликованными сегодня в приглашенной серии 3-бумаги в журнале исследования материалов, опубликованном совместно прессой общества и Кембриджского университета исследования материалов. Херберт и Стефан Хакней, профессор науки материалов и инженерства, вместе с фиолетовым Тхоле, аспирантом на технике Мичигана, Нэнси Дудней на лаборатории Оак Ридге национальной и Судхаршан Фани в международном центре перспективных исследований для порошковых металлургий и новых материалов, результатов доли которые подчеркивают значительность поведения лития механического в контролировать представление и безопасность батарей следующего поколени.

Как бетон цикла замораживани-таяния повреждая, дентриты лития повреждают батареи

Литий весьма реактивный металл, который делает его прональным к плохому поведению. Но также очень хорошо на хранить энергия. Мы хотим наши телефоны (и компьютеры, планшеты и другие электронные устройства) для того чтобы поручать как можно быстрее, и так изготовители батареи смотрят на двойные давления: Сделайте батареи которые поручают очень быстро, проходя обязанность между катодом и анод как можно быстрее, и сделайте батареи надежной несмотря на быть порученным повторно.

Литий очень мягкий металл, но он не поступает как и ожидалось во время деятельности батареи. Растущее давление которое неразрывно происходит во время поручать и дишаргинг результаты батареи в микроскопических пальцах лития вызвало дентриты для того чтобы заполнить пре-существующие и неизбежные микроскопические рванины -- пазы, поры и царапины -- на интерфейсе между анодом лития и твердым разделителем электролита.

Во время продолжаемый задействовать, эти дентриты могут принудить их путь в, и окончательно до конца, твердый слой электролита который физически отделяет анод и катод. Как только дентрит достигает катод, прибор закоротит и выходит из строя, часто катастрофически. Фокусы исследования Херберта и Хакней о том, как литий смягчает давление которое естественно превращается во время поручать и дишаргинг полупроводниковую батарею.

Их документы работы замечательное поведение лития на длине субмикрона вычисляет по макштабу -- сверлить вниз в литий самый небольшой и аргуаблы большинств одурманивая атрибуты. Путем выделять фильмы лития с диамант-наклоненным зондом для того чтобы деформировать металл, исследователи исследуют как металл реагирует к давлению. Их результаты подтверждают непредвиденно высокопрочное лития на длинной с небольш масштабах сообщенных ранее в этом году исследователями на технике Кал.

Строение Херберта и Хакней на этом исследовании путем предусмотрение инаугурационного, механического объяснения лития удивительно высокопрочного.

Способность лития отразить или переставить свои собственные атомы или ионы в попытке разрешить давление наведенное подсказкой индентера, показанной исследователям важность скорости на которой литий деформирован (что связано с как быстро батареи поручены и дишаргед), так же, как влияниям дефектов и отступлениям в расположении ионов лития которые состоят из анода.

Сверлить вниз для того чтобы понять поведение лития

В статье «Наноиндентатион высокочистого пара депозировало фильмы лития: Модуль пластичности,» исследователи измеряет эластичные свойства лития для того чтобы отразить изменения в физической ориентации ионов лития. Эти результаты подчеркивают необходимость свойств включая лития ориентаци-зависимых эластичных в полностью будущую работу симуляции. Херберт и Хакней также обеспечивают экспериментальные данные на которые показано что литий может иметь увеличенную способность преобразовать механическую энергию в жару подробно вычисляет по макштабу меньше чем 500 нанометров.

В статье которая следовать, «Наноиндентатион высокочистого пара депозировало фильмы лития: Мечанистик рационализация лития диффузи-посредничанных подачи,» документа Херберта и Хакней замечательно высокопрочного подробно вычисляет по макштабу меньше чем 500 нанометров, и они обеспечивают их первоначальные рамки, которые направляют объяснить как способность лития управлять давлением проконтролирована диффузией и тарифом на которой материал деформирован.

В конце концов, в «Наноиндентатион высокочистого пара депозировал фильмы лития: Мечанистик рационализация перехода от диффузии к вывихивани-посредничанной подаче,» авторы обеспечивает статистическую модель которая объясняет условия под которыми литий проходит резкий переход который более добавочно облегчает свою способность разрешить давление. Они также обеспечивают модель которая сразу соединяет механическое поведение лития к представлению батареи.

«Мы пробуем понять механизмы которыми литий разрешает масштабы давления подробно которые соответствующие с интерфасиал дефектами,» Херберт говорит. Улучшать наше понимание этой коренной проблемы сразу включит развитие стабилизированного интерфейса который повышает представление сейфа, долгосрочности и высокой скорости задействуя.

Говорит Херберт: «Я надеюсь что наша работа имеет огромное воздействие на взятии людей направления пробуя развить запоминающие устройства следующ-ген.»