Litium-ion batareyaları bir çox üstünlüklərə malikdir. Onlar tez doldurulur, yüksək enerji sıxlığına malikdir və dəfələrlə doldurulub boşaldıla bilər.

Bununla belə, onların bir əhəmiyyətli çatışmazlığı var: qısaqapanmaya meyllidirlər. Bu, hüceyrənin içərisindəki iki elektrod arasında əlaqə yarandıqda baş verir. Qısa qapanma ani gərginlik itkisi və ya yüksək cərəyanın sürətlə boşaldılması ilə nəticələnə bilər ki, bu da batareyanın sıradan çıxmasına səbəb olur. Həddindən artıq hallarda, qısaqapanma hüceyrənin həddindən artıq istiləşməsinə, yanğının başlamasına və ya hətta partlamasına səbəb ola bilər.

Qısa qapanmaların əsas səbəbi elektrodlardan birinin səthində əmələ gələ bilən dendrit adlanan kobud, ağaca bənzər kristal strukturlardır. Dendritlar hüceyrə boyu böyüdükdə və digər elektrodla təmasda olduqda, qısaqapanma baş verə bilər.

Saskaçevan Universitetində (ABŞ) Kanada İşıq Mənbəsindən (CLS) istifadə edərək, Alberta Universitetinin (UAlberta) tədqiqatçıları bərk vəziyyətdə olan litium-ion batareyalarında dendritlərin əmələ gəlməsinin qarşısını almaq üçün perspektivli bir yanaşma tapdılar. Onlar tapdılar ki, elektrod və elektrolit arasında qalayla zəngin bir təbəqə əlavə etmək, litiumun batareyaya yığıldığı zaman ətrafa yayılmasına kömək edir və dendritlərin əmələ gəlməsini maneə törədən hamar bir səth yaradır.

Nəticələr ACS Applied Materials and Interfaces jurnalında dərc olunub . Komanda həmçinin aşkar etdi ki, qalayla zəngin quruluşla dəyişdirilmiş hüceyrə daha yüksək cərəyanla işləyə bilər və adi hüceyrədən daha çox şarj-boşaltma dövrünə tab gətirə bilər.

UAlberta Elm Fakültəsinin (Kimya) dosenti, tədqiqatçı Linqzi Sanq deyir ki, CLS tədqiqatda əsas rol oynayıb.

“HXMA şüa xətti bizə işləyən batareyada litiumun səthində nə baş verdiyini materialın struktur səviyyəsində görməyə imkan verdi” dedi Sanq. “Bir kimyaçı olaraq, ən maraqlısı odur ki, biz interfeysə təqdim etdiyimiz, dendritləri basdıra və bu qısaqapanma problemini həll edə bilən dəqiq qalay quruluşuna daxil ola bildik.”

Bu ilin əvvəlində nəşr olunan əlaqəli bir məqalədə komanda, qoruyucu qalay təbəqəsinin əlavə edilməsinin maye elektrolit əsaslı litium-ion batareyalarında dendritlərin meydana gəlməsini də maneə törətdiyini göstərdi .

Sand görə, bu yeni yanaşma sənaye tətbiqləri üçün əhəmiyyətli potensiala malikdir. “Növbəti addımımız batareya istehsalında qoruyucu təbəqənin tətbiqi üçün davamlı, qənaətcil bir yanaşma tapmağa çalışmaqdır ” Sang əlavə edir.

Daha çox məlumat: Xiang You və digərləri, İkili Komponentli Ara qat Bərk Hallı Batareyalar, ACS Tətbiqi Materialları və İnterfeysləri (2024) üçün vahid litium çökdürülməsini və dendritin basdırılmasını təmin edir. DOI: 10.1021/acsami.4c05227

Jurnal məlumatı: ACS Tətbiqi Materialları və İnterfeysləri