Исследователи используют нейтроны для изучения материала для аккумуляторов, способного предложить более безопасную альтернативу воспламеняющемуся жидкому компоненту большинства литий-ионных батарей.
Роб Шмидт, сотрудник Оук-Риджской национальной лаборатории Министерства Энергетики, вместе с коллегами использовал нейтроны в высокопоточном изотопном реакторе для изучения гранатового материала с твердым ядром в качестве горючей жидкости в литий-ионных аккумуляторах.
Речь идет об электролите, позволяющем ионам перемещаться между положительным и отрицательным концами структуры для поддержания баланса заряда. Шмидт исследует возможность замены горючей жидкости на твердый материал для повышения безопасности и надежности нового поколения литий-ионных батарей.
Команда воспользовалась высокой чувствительностью инструмента CG-1D к литию для отслеживания движения его ионов и наблюдения условий, ведущих к формированию нежелательных дендритов. Последние ведут к разрушению аккумулятора путем нарушения передачи тока. Дендриты, за счет мягкости сырья, легко перемещаются по жидкости, создавая риск короткого замыкания.
«Подобное движение будет невозможно в твердом, похожем на керамику материале, вроде того, который мы изучаем», — сказал Шмидт.
Ученый предположил, что первым шагом к замыканию является слишком большой поток ионов в одной зоне, сопровождающийся формированием дендритов на участках с увеличенной плотностью литиевых частиц. Структуры могут упрощать движение ионного заряда по электролиту. Частично сформировавшийся дендрит концентрирует поток в этом направлении. Полностью вырастая, он создает внутреннее короткое замыкание между электродами.
«С помощью рентгена увидеть дендриты нельзя. Но нейтроны показывают, их положение. Дендриты отличаются высоким уровнем поглощения этих частиц», — сказал Шмидт.
Если метод поможет команде лучше понять принцип формирования вредных структур, она сможет предложить более безопасный дизайн батарей.
Ваше мнение