מדענים המשתמשים בניוטרונים הציבו את הרף הראשון (ננו-שנייה אחת) לתערובת פולימר-אלקטרוליט וליתיום-מלח. הממצאים יכולים להגביר את הכוח והבטיחות עבור סוללות ליתיום. קרדיט: Phoenix Pleasant/ORNL, משרד האנרגיה האמריקאי
טכניקה חדשה המשתמשת בפיזור נויטרונים חוללה מהפכה בתכנון סוללות הליתיום, והבטיחה סוללות בטוחות ויעילות יותר.
צוות בינלאומי של מדענים מצא דרך לשפר את עיצוב הסוללות שיכולה לייצר סוללות ליתיום בטוחות וחזקות יותר.
הצוות השתמש בפיזור נויטרונים מעין אלסטי במעבדה הלאומית של Oak Ridge כדי לקבוע את הרף הראשון, ננו-שניה אחת, או מיליארדית השנייה, עבור תערובת של מלח ליתיום ואלקטרוליט פולימרי אורגני.
תובנות לגבי פולימרים אלקטרוליטים
"הכל מסתכם בחקר חומרים", אמר יוג'ין מאמונטוב, ראש קבוצת הספקטרוסקופיה הכימית של ORNL. "ואלקטרוליטים פולימריים לא יתלקחו כמו אלקטרוליטים נוזליים בסוללות ליתיום."
הצוות השתמש בטכניקת הנייטרונים כדי לאמת הדמיות ממוחשבות, וסיים ויכוח ארוך שנים על כמה זמן לוקח יוני ליתיום להשתחרר מכלובים זעירים שנוצרו על ידי אלקטרוליטים פולימריים. הקצב שבו יונים בכל סוללה משתחררים מסביבות כאלה, או מכלובי פתרון באלקטרוליטים פולימריים, עוזר לקבוע כיצד האנרגיה זורמת דרך הסוללה. אלקטרוליטים פולימריים יכולים לאפשר אלקטרודות צפופות יותר באנרגיה, כמו מתכת ליתיום, וכתוצאה מכך סוללות ליתיום חזקות יותר.
הקרנת חומרי סוללה מתקדמת
הממצאים גם פותחים דלתות לסינון מהיר של חומרי סוללה חדשים ב-ORNL. "נייטרונים רגישים מאוד למימן, הקיים כמעט בכל האלקטרוליטים. זה אפשר לנו לראות איך הוא נע במערכת ולהבין את הדינמיקה של אלקטרוליטים פולימריים ברמת פירוט חסרת תקדים. לא יכולנו לקבוע את הזמן והאורך בדרך אחרת", אמר נרש אוסטי, מדען פיזור נויטרונים ב-ORNL.
"הפרשנות של נרש ויוג'ין לנתוני נויטרונים מהניסוי ב-ORNL פתחה את עינינו להבין את המידה שבה יוני ליתיום כלואים באלקטרוליטים פולימריים. הממצאים שלנו מצביעים על כך שגישה כללית זו תחול על אלקטרוליטים נוזליים", אמר Nitash Balsara, צ'ארלס וו. טוביאס פרופסור לאלקטרוכימיה ב- אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.
