Para peneliti di Laboratorium Akselerator Nasional SLAC Departemen Energi AS dan Universitas Stanford mungkin telah menemukan cara untuk merevitalisasi baterai lithium yang dapat diisi ulang, yang berpotensi meningkatkan jangkauan kendaraan listrik dan masa pakai baterai pada perangkat elektronik generasi berikutnya.
Sebagai siklus baterai lithium, mereka mengumpulkan pulau-pulau kecil lithium tidak aktif yang terputus dari elektroda, mengurangi kapasitas baterai untuk menyimpan muatan. Tetapi tim peneliti menemukan bahwa mereka dapat membuat lithium “mati” ini merayap seperti cacing ke salah satu elektroda sampai terhubung kembali, sebagian membalikkan proses yang tidak diinginkan.
Menambahkan langkah ekstra ini memperlambat degradasi baterai uji mereka dan meningkatkan masa pakainya hampir 30%.
“Kami sekarang sedang mengeksplorasi potensi pemulihan kapasitas yang hilang dalam baterai lithium-ion menggunakan langkah pemakaian yang sangat cepat,” kata rekan postdoctoral Stanford Fang Liu, penulis utama studi yang diterbitkan 22 Desember di Nature.
Banyak penelitian difokuskan untuk mencari cara membuat baterai isi ulang dengan bobot yang lebih ringan, masa pakai lebih lama, keamanan yang lebih baik, dan kecepatan pengisian yang lebih cepat daripada teknologi lithium-ion yang saat ini digunakan di ponsel, laptop, dan kendaraan listrik. Fokus khusus adalah pada pengembangan baterai lithium-logam, yang dapat menyimpan lebih banyak energi per volume atau berat. Misalnya, pada mobil listrik, baterai generasi berikutnya ini dapat meningkatkan jarak tempuh per pengisian daya dan mungkin memakan lebih sedikit ruang bagasi.
Kedua jenis baterai menggunakan ion lithium bermuatan positif yang bolak-balik antara elektroda. Seiring waktu, beberapa litium logam menjadi tidak aktif secara elektrokimia, membentuk pulau litium terisolasi yang tidak lagi terhubung dengan elektroda. Hal ini mengakibatkan hilangnya kapasitas dan merupakan masalah khusus untuk teknologi logam lithium dan untuk pengisian cepat baterai lithium-ion.
Namun, dalam studi baru, para peneliti menunjukkan bahwa mereka dapat memobilisasi dan memulihkan lithium yang terisolasi untuk memperpanjang masa pakai baterai.
POPULER: ‘Matahari Buatan’ Pecahkan Rekor untuk Fusi Nuklir Berkelanjutan Terpanjang Sepuluh Kali Lebih
“Saya selalu menganggap lithium yang terisolasi sebagai hal yang buruk, karena menyebabkan baterai membusuk dan bahkan terbakar,” kata Yi Cui, seorang profesor di Stanford dan SLAC dan penyelidik di Stanford Institute for Materials and Energy Research (SIMES) yang memimpin penelitian tersebut. riset. “Tetapi kami telah menemukan cara menyambungkan kembali lithium ‘mati’ ini secara elektrik dengan elektroda negatif untuk mengaktifkannya kembali.”
Merayap, tidak mati
Gagasan untuk penelitian ini lahir ketika Cui berspekulasi bahwa menerapkan tegangan ke katoda dan anoda baterai dapat membuat pulau lithium yang terisolasi secara fisik bergerak di antara elektroda-proses yang sekarang telah dikonfirmasi oleh timnya dengan eksperimen mereka.
Para ilmuwan membuat sel optik dengan katoda lithium-nikel-mangan-kobalt-oksida (NMC), anoda lithium dan pulau lithium terisolasi di antaranya. Perangkat uji ini memungkinkan mereka untuk melacak secara real time apa yang terjadi di dalam baterai saat digunakan.
Mereka menemukan bahwa pulau lithium yang terisolasi tidak “mati” sama sekali tetapi merespons operasi baterai. Saat mengisi sel, pulau perlahan bergerak menuju katoda; saat pemakaian, itu merayap ke arah yang berlawanan.
“Ini seperti cacing yang sangat lambat yang menggerakkan kepalanya ke depan dan menarik ekornya untuk bergerak nanometer demi nanometer,” kata Cui. “Dalam hal ini, ia mengangkut dengan melarutkan di satu ujung dan menyimpan material ke ujung yang lain. Jika kita dapat membuat cacing lithium terus bergerak, pada akhirnya akan menyentuh anoda dan menyambungkan kembali sambungan listrik.”
JAM TANGAN: Momen Terbesar Kami Dari Mars pada tahun 2021: Mengendarai Ketekunan Rover NASA
Meningkatkan seumur hidup
Hasilnya, yang divalidasi oleh para ilmuwan dengan baterai uji lain dan melalui simulasi komputer, juga menunjukkan bagaimana lithium yang terisolasi dapat dipulihkan dalam baterai nyata dengan memodifikasi protokol pengisian daya.
“Kami menemukan bahwa kami dapat memindahkan lithium yang terlepas ke arah anoda selama pemakaian, dan gerakan ini lebih cepat di bawah arus yang lebih tinggi,” kata Liu. “Jadi kami menambahkan langkah pengosongan arus tinggi yang cepat tepat setelah pengisian daya baterai, yang memindahkan litium terisolasi cukup jauh untuk menyambungkannya kembali dengan anoda. Ini mengaktifkan kembali lithium sehingga dapat berpartisipasi dalam masa pakai baterai.”
LIHAT: Peneliti Memecahkan Misteri Kaca Hitam yang Tersebar di Gurun Chili – Itu Dibuat oleh Komet yang Meledak
“Temuan kami juga memiliki implikasi luas untuk desain dan pengembangan baterai lithium-metal yang lebih kuat.”
Sumber: Laboratorium Akselerator Nasional SLAC
HARGAI Teman Anda Dengan Berita Teknologi Hebat Ini – Bagikan di Media Sosial…
Posted By : hasil hk
