يمكن أن تكون بطارية ليثيوم "العمود الفقري" أكثر قوة بفضل التصميم الجديد

"ما لدينا الآن [في تكنولوجيا بطارية ليثيوم أيون] هو في الواقع في حدود قدراتها" ، وقال آرتشر. "تعمل بطارية ليثيوم-أيون ، التي أصبحت العمود الفقري في تشغيل تقنيات إلكترونية جديدة ، في أكثر من 90 في المائة من سعة التخزين النظرية. وقد تؤدي التعديلات الهندسية البسيطة إلى بطاريات أفضل مع مزيد من التخزين ، ولكن هذا ليس حلاً طويل الأمد. ".

"أنت بحاجة إلى نوع من التغيير العقلي الجذري ،" قال ، "وهذا يعني أنه عليك أن تبدأ تقريبا في البداية."

سنيههاسيس "سنيه" تشودري ، دكتوراه. وقد توصلت شركة آرتشر إلى ما وصفه آرتشر بأنه حل "أنيق" لمشكلة أساسية في البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تستخدم أنود الليثيوم المعدني الكثيفة الطاقة: في بعض الأحيان عدم الاستقرار الكارثي بسبب التشعبات ، وهي أشواك من الليثيوم تنمو من الأنود. أيونات السفر ذهابا وإيابا من خلال الإلكتروليت خلال دورات الشحن والتفريغ.

إذا كسر dendrite خلال الفاصل وتصل إلى الكاثود ، يمكن أن يحدث الدائرة القصيرة والنار. وقد ثبت أن الإلكتروليتات الصلبة تمنع نمو ديندريت بشكل ميكانيكي ، ولكن على حساب نقل الأيونات السريعة. حل Choudhury: حصر نمو dendrite بواسطة بنية المنحل بالكهرباء نفسها ، والتي يمكن التحكم بها كيميائيًا.

وباستخدام إجراء رد فعل قدمته مجموعة آرتشر في عام 2015 ، فإنها تستخدم "جسيمات متناهية الصغر ذات شعر متصالب" - وهي طعم من جسيمات السيليكا النانوية وبوليمر وظيفي (أكسيد البولي بروبيلين) - لإنشاء إلكتروليت مسامي يعمل على إطالة أيونات الطريق بشكل فعال. للسفر من القطب الموجب إلى القطب السالب والعودة ، مما يزيد بشكل كبير من حياة الأنود.

نُشِرت هذه الورقة بعنوان "Confining Electrodososation of Metals in Structured Electrolytes" في Proceedings of the National Academy of Sciences . تشودري وديلان فو - تخصص صاعد في تخصص الهندسة الكيميائية - مؤلفان متعاونان.

كما ابتكر تشودري ، الذي يتوجه إلى جامعة ستانفورد لعمله ما بعد الدكتوراه ، طريقة للتصور المباشر للعمل الداخلي لبطاريته التجريبية. أكدت المجموعة توقعات نظرية حول نمو dendrite مع جهاز Choudhury.

وقال آرتشر الذي كان يعمل في كورنيل منذ عام 2000 وهو يضحك "هذا شيء أريد أن أفعله لأجد ثلاثة من عمر الطلاب". "ما استطاع سن فعله هو تصميم خلية سمحت لنا ، بأناقة فائقة ، أن تصور ما يحدث على واجهة الليثيوم والمعدن ، مما يمنحنا الآن القدرة على تجاوز التوقعات النظرية".

وقال آرتشر أن هناك ابتكارًا جديدًا لهذا العمل هو "قلب شيء من الشريعة" في علم البطارية. لقد قيل منذ فترة طويلة أنه ، من أجل منع نمو التغصنات ، يجب أن يكون الفاصل داخل البطارية أقوى من المعدن الذي تحاول تثبيته ، لكن جهاز فصل البوليمر المسامي لـ Choudhury - بمتوسط ​​أحجام مسام أقل من 500 نانومتر - تم إلقاء القبض عليه النمو.