La batteria al litio “del cavallo di lavoro” ha potuto essere grazie più potenti a nuova progettazione

«Che cosa ora abbiamo [nella tecnologia dell'Accumulatore litio-ione] è realmente ai limiti delle sue capacità,» ha detto Archer. «L'Accumulatore litio-ione, che si è trasformato nel cavallo di lavoro nella potenza delle tecnologie nuove di elettronica, funziona oltre a 90 per cento della sua capacità di stoccaggio teorica. I ritocchi secondari di ingegneria possono condurre per migliorare le batterie con più stoccaggio, ma questa non è una soluzione a lungo termine.»

«Avete bisogno di un genere di cambiamento radicale di mindset,» ha detto, «e quel significa che dovete quasi cominciare all'inizio.»

Snehashis «Sne» Choudhury, Ph.D. “18, ha fornito che Archer definisce una soluzione «elegante» ad un problema fondamentale con le batterie ricaricabili che utilizzano gli anodi metallici energia-densi del litio: instabilità a volte-catastrofica dovuto i dendrites, che sono spine dorsali di litio che si sviluppano dall'anodo mentre gli ioni attraversano avanti e indietro through l'elettrolito durante la tassa e scaricano i cicli.

Se il dendrite attraversa il separatore e raggiunge il catodo, mettere in cortocircuito ed il fuoco possono accadere. Gli elettroliti solidi sono stati indicati per sopprimere meccanicamente la crescita del dendrite, ma a scapito del trasporto di ione veloce. La soluzione di Choudhury: Limiti la crescita dalla struttura dell'elettrolito stessa del dendrite, che può essere controllato chimicamente.

Facendo uso di una procedura della reazione il gruppo di Archer introdotto nel 2015, impiegano «le nanoparticelle pelose unite con legami atomici incrociati» -- un innesto delle nanoparticelle della silice e di un polimero functionalized (ossido del polipropilene) -- per creare un elettrolito poroso che efficacemente allunga gli ioni dell'itinerario deve prendere al viaggio dall'anodo al catodo ed alla parte posteriore, aumentanti drammaticamente la durata dell'anodo.

La loro carta, «la deposizione galvanica di confine dei metalli in elettroliti strutturati,» è stata pubblicata negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze. Choudhury e Dylan Vu -- majoring minore in aumento in ingegneria chimica -- sono i co-primi autori.

Choudhury, che capo all'università di Stanford per il suo lavoro postdottorale, inoltre ha inventato un metodo per visualizzazione diretta dei funzionamenti interni della loro batteria sperimentale. Il gruppo ha confermato le previsioni teoriche circa la crescita del dendrite con il dispositivo di Choudhury.

«Questo è qualcosa che abbia abbia voluto fare per, indovino, le tre vite degli studenti di Ph.D.,» ha detto Archer, che è stato a Cornell dal 2000, con una risata. «Che Sne poteva fare era progettare una cellula che ci ha permessi, a molto elegante, visualizza che cosa sta presentandosi all'interfaccia del litio-metallo, dandoci ora la capacità di andare oltre le previsioni teoriche.»

Un'altra novità di questo lavoro, Archer ha detto, «sta capovolgendo qualcosa di un canone» nella scienza della batteria. È lungo separatore poroso di Choudhury ma, a sopprimere sta provando del metallo che più forte essere deve la batteria dentro il separatore, la crescita del dendrite sopprimere per, che tenuta del polimero -- con le dimensioni medie del poro inferiore a 500 nanometri -- sono stati indicati per arrestare la crescita.