アモルファスリチウムの発見が新しい高性能バッテリーにつながる研究者たちは、電池のサイク...

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アモルファスリチウムの発見が新しい高性能バッテリーにつながる 研究者たちは、電池のサイクル中のリチウム析出の速度論を研究することに着手しました。さまざまなパラメーターを変更することにより、リチウムを電気機械レベルで優れたアモルファスの形態にするのはかなり簡単であることがわかりました。 新しい研究では、バッテリーの充電中に電極（黄色）に堆積するナノ構造リチウム原子（青色）の進化について説明しています。 画像：アイダホ国立研究所 金属がアモルファスになるほど、電池の電気化学的特性は向上します。ただし、電池業界のポスターの子であるリチウムは、主に結晶形で表示されるため、リチウムイオン電池での動作に多くの問題が生じます。 アモルファス金属の製造は特に困難です。しかし、バッテリー材料研究者のチームは最近、リチウムを含むアモルファス金属を多かれ少なかれ偶然バッテリーで作成する方法を発見しました。アイダホ国立研究所とサンディエゴ大学のチームは、リチウムイオンバッテリーの再充電の最初の数秒間に、原子レベルで何が起こるかについて研究を行いました。 研究者たちは、最近Nature Materialsで発表された「高性能充電式Liバッテリー用のガラス状Li金属アノード」でリチウムの電気化学的可逆性について議論しました。この可逆性は、リチウムの形態とその電気的特性を決定づけます。したがって、このプロセスをよりよく理解することで、より高性能なバッテリーの開発につながる可能性があります。 堆積が遅い バッテリーをサイクルすると、リチウムイオンがアノードに付着します。プロセスの最初の段階は核形成と呼ばれ、金属イオンの最初のトランシェが残りの結晶性金属粒子が成長する開始点を形成します。極低温透過型電子顕微鏡を使用して、チームは初めてアノードへの最初のリチウム金属堆積を視覚化することに成功しました。リチウムが結晶の形で堆積するとき、残りのリチウムがその周りで成長する方法を決定するのは、主要な核形成です。研究者たちはこのプロセスを「リチウム胚の成長」と呼んでいます。 「最初の核生成時の原子相互作用（たとえば、原子の充填密度、物質移動、エネルギー移動）に応じて、リチウム核のナノ構造は無秩序から秩序だったものに変化し、最終的に最終的な微細構造を形成し、性能に影響します。」応じた自然素材の記事。 リチウムが結晶化しすぎると、充電が不安定になり、その後樹状突起の形成（不規則な形状の結晶の成長）につながります。そのような樹状突起は、バッテリー寿命をかなり短くします。 「材料科学の新しい現象を発見するための低温イメージングの力は、この研究で紹介されています」と、UCサンディエゴの先駆的な低温顕微鏡研究を率いたShirley Meng氏は述べています。「計算モデルが複雑さを解読する助けとなったので、実験データを自信を持って解釈することができたのは真のチームワークです。」 多くの研究者が驚いたことに、彼らの実験により、純粋なアモルファス元素金属を初めて観察することができます。また、充電速度が遅いと、アモルファスリチウムの成長に好ましい条件が提供されるようです。以前は、充電速度が遅いと堆積速度が遅くなり、リチウムイオンが配列する秩序構造を見つける時間が増えるため、好ましくない結晶リチウムに変わると研究者たちは考えていました。 https://www.pv-magazine.com/2020/08/03/amorphous-lithium-discovery-could-lead-to-new-high-performance-batteries/ #太陽光発電 #飛花落葉　#hikarakuyho

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