Wawasan tentang kegagalan baterai logam litium membuka pintu untuk menggandakan masa pakai baterai
Energy

Wawasan tentang kegagalan baterai logam litium membuka pintu untuk menggandakan masa pakai baterai


Kesetimbangan peka suhu mengatur proses pembentukan dan dekomposisi LiH pada anoda Li. Kredit: Xu Gaojie

Baterai logam litium dapat menggandakan jumlah energi yang dipegang oleh baterai litium-ion, jika saja anoda mereka tidak terurai menjadi potongan-potongan kecil saat digunakan.

Sekarang, para peneliti yang dipimpin oleh Prof. Cui Guanglei dari Institut Teknologi Bioenergi dan Bioproses Qingdao (QIBEBT) dari Akademi Ilmu Pengetahuan China (CAS) telah mengidentifikasi apa yang menyebabkan baterai logam litium (LMB) ‘hancur sendiri’ dan mengusulkan cara untuk mencegahnya. Penemuan ini dipublikasikan di Kimia terapan pada Jan. 19.

Hal ini menawarkan harapan untuk secara radikal meningkatkan energi yang disimpan dalam baterai tanpa ada peningkatan ukurannya, dan dengan biaya yang lebih rendah.

Faktanya, LMB adalah konsep asli untuk baterai tahan lama, tetapi anodanya terurai menjadi potongan-potongan kecil — struktur mikro yang dikenal sebagai ‘penghancuran’. LMB dengan demikian dengan cepat berhenti bekerja saat sedang bersepeda. Baterai lithium-ion sebenarnya merupakan kompromi: mengubah konsep LMB mencegah kegagalan anoda dengan menggunakan anoda grafit, tetapi dengan biaya tingkat penyimpanan energi yang jauh lebih rendah.

Salah satu masalah yang dihadapi pengembangan LMB adalah kurangnya pemahaman, bahkan kontroversi, mengapa anoda gagal. Secara konvensional, dikatakan bahwa struktur litium kecil seperti cabang pohon yang disebut bentuk dendrit selama siklus baterai. Selain itu, struktur penghancuran selalu muncul di LMB yang gagal.

Apa yang diperdebatkan adalah apakah lithium hidrida (LiH) ada dalam struktur penghancuran. LiH memiliki konduktivitas listrik yang buruk, tetapi juga sangat rapuh, yang akan menjelaskan penghancuran. Di masa lalu, satu kelompok peneliti telah mengidentifikasi LiH sebagai jenis dendrit yang berbeda, tetapi kelompok lain tidak menemukan apa pun di sepanjang garis ini.

Namun, kedua kelompok penelitian hanya menggunakan versi LMB yang disederhanakan. Untuk menyelidiki dengan benar apa yang sedang terjadi, tim peneliti QIBEBT menjalankan LMB praktis dalam kondisi operasi yang khas.

Dengan menggunakan jenis spektrometri massa (alat analisis yang memungkinkan identifikasi senyawa yang tidak diketahui), para peneliti dapat memastikan bahwa LiH memang menjadi senyawa dominan pada anoda saat baterai digunakan.

Tetapi yang lebih penting, mereka menemukan bahwa reaksi kimia ini peka terhadap suhu: hanya terjadi pada suhu kamar, dan prosesnya dapat dibalik jika suhu naik di atas tingkat ini.

Ini menunjukkan cara-cara agar produksi LiH dapat dicegah, baik melalui perlakuan panas atau perlakuan tekanan yang menghasilkan efek yang sama, atau kombinasi keduanya. Opsi tambahan termasuk menekan produksi ion hidrogen, atau penempatan bahan antarmuka yang dapat melindungi litium dari hidrogen.

“Dari studi ini, langkah selanjutnya adalah menghasilkan beberapa bentuk perlindungan litium yang sangat baik,” kata Cui Guanglei, penulis utama dan ilmuwan QIBEBT, “yang kemudian harus memenuhi janji yang telah lama dipegang dari aplikasi praktis dari ‘cawan suci’ baterai logam litium. ”


Bagaimana korsleting pada baterai logam litium dapat dicegah


Informasi lebih lanjut:
Gaojie Xu et al, Keseimbangan pembentukan / dekomposisi LiH dan kontribusinya pada kegagalan anoda dalam baterai logam lithium praktis, Angewandte Chemie Edisi Internasional (2021). DOI: 10.1002 / anie.202013812

Disediakan oleh Chinese Academy of Sciences

Kutipan: Wawasan tentang kegagalan baterai logam litium membuka pintu untuk menggandakan masa pakai baterai (2021, 8 Februari) diambil 8 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-insights-lithium-metal-battery-failure.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK