La batterie au lithium de “cheval de labour” a pu être grâce plus puissante à la nouvelle conception

« Ce qui nous avons maintenant [en technologie de batterie lithium-ion] est réellement aux limites de ses capacités, » a dit Archer. « La batterie lithium-ion, qui est devenue cheval de labour en actionnant de nouvelles technologies de l'électronique, fonctionne à plus de 90 pour cent de sa capacité de stockage théorique. Les coups secs mineurs d'ingénierie peuvent mener pour améliorer des batteries avec plus de stockage, mais ce n'est pas une solution à long terme. »

« Vous avez besoin d'un genre de changement radical de mentalité, » il a dit, « et ce signifie que vous devez presque commencer au début. »

Snehashis « Sne » Choudhury, Ph.D. “18, a fourni quel Archer nomme une solution « élégante » à un problème fondamental avec les batteries rechargeables qui utilisent les anodes métalliques énergie-denses de lithium : instabilité parfois-catastrophique due aux dendrites, qui sont des épines de lithium qui se développent de l'anode pendant que les ions voyagent dans les deux sens par l'électrolyte pendant la charge et déchargent des cycles.

Si la dendrite traverse le séparateur et atteint la cathode, se mettre et le feu en court-circuit peuvent se produire. Des électrolytes solides ont été montrés pour supprimer la croissance de dendrite mécaniquement, mais aux dépens du transport d'ion rapide. La solution de Choudhury : Confinez la croissance de dendrite par la structure de l'électrolyte elle-même, qui peut être commandé chimiquement.

Suivant une procédure de réaction le groupe d'Archer présenté en 2015, ils utilisent « les nanoparticles velus réticulés » -- une greffe des nanoparticles de silice et d'un polymère functionalized (oxyde de polypropylène) -- pour créer un électrolyte poreux qui rallonge effectivement les ions d'itinéraire doit prendre au voyage de l'anode à la cathode et au dos, augmentant considérablement la vie de l'anode.

Leur document, « dépot électrolytique de emprisonnement des métaux en électrolytes structurés, » a été édité dans les démarches de la National Academy of Sciences. Choudhury et Dylan vu -- se spécialiser junior en hausse en génie chimique -- sont les Co-premiers auteurs.

Choudhury, qui est dirigé à l'Université de Stanford pour son travail post-doctoral, a également conçu une méthode pour la visualisation directe du fonctionnement intérieur de leur batterie expérimentale. Le groupe a confirmé des prévisions théoriques au sujet de croissance de dendrite avec le dispositif de Choudhury.

« C'est quelque chose que j'ai ai voulu faire pour, je devine, trois vies des étudiants de Ph.D., » a dit Archer, qui a été à Cornell depuis 2000, avec un rire. « Quel Sne pouvait faire était concevoir une cellule qui nous a permis, très à d'une manière élégante, visualisent ce qui se produit à l'interface de lithium-métal, nous donnant maintenant la capacité d'aller au delà des prévisions théoriques. »

Une autre nouveauté de ce travail, Archer a dit, « retourne quelque chose d'un canon » en science de batterie. Elle est longue séparateur poreux tenu que, afin de supprimer la croissance de dendrite, le séparateur à l'intérieur de la batterie doit être plus fort que le métal qu'elle essaye de supprimer, mais de Choudhury du polymère -- avec les tailles moyennes de pore en-dessous de 500 nanomètres -- ont été montrés pour arrêter la croissance.