超声装置改善了锂电池容量和充电时间

该装置由现成的智能手机组件制成，其在极高的频率下产生声波 - 从1亿到10亿赫兹。在电话中，这些设备主要用于过滤无线蜂窝信号并识别和过滤语音呼叫和数据。研究人员使用它们，而是在电池电解质中产生流动。

加州大学San Diego的研究人员开发了一种超声波发射器件，带来锂金属电池或LMB，较近商业可行性的一步。虽然研究团队专注于LMB，但该设备可用于任何电池，无论化学如何。

“这项工作允许一体地提供快速充电和高能量电池。它是令人兴奋和有效的。“ - 刘平

研究人员开发的设备是电池的一体部分，并且通过发射超声波的作用，以在阳极和阴极之间发现的电解质液体中产生循环电流。这可以防止在充电过程中形成锂金属生长，称为树突状，导致LMB中的性能降低和短路。

该装置由现成的智能手机组件制成，其在极高的频率下产生声波 - 范围从1亿到100亿赫兹。在电话中，这些设备主要用于过滤无线蜂窝信号并识别和过滤语音呼叫和数据。研究人员使用它们，而是在电池电解质中产生流动。

“智能手机技术的进步是真正的，我们允许我们使用超声波改善电池技术，”雅各斯工程教授，雅各斯工程教授，雅各斯工程学院，宇航员在大学圣地亚哥和研究的相应作者。

研究人员开发的设备是电池的一体部分，并且通过发射超声波的作用，以在阳极和阴极之间发现的电解质液体中产生循环电流。这可以防止在充电过程中形成锂金属生长，称为树突状，导致LMB中的性能降低和短路。

目前，LMB没有被认为是从电动汽车到电子产品的所有能力的可行选择，因为它们的寿命太短。但这些电池也具有今天最佳锂离子电池的量。例如，对于相同的电池重量，锂金属动力电动车辆将具有锂离子动力车辆的两倍。

研究人员表明，配备有器件的锂金属电池可以充电并放电250个循环和锂离子电池，超过2000次循环。每个循环，电池在10分钟内从零到100％充电。

“这项工作允许一体地充电和高能量电池，”雅各布学校的纳米工程教授平刘说，南刘教授和纸张的其他高级作者。“这是令人兴奋和有效的。”

该团队在2020年2月18日的工作中详细介绍了他们的在线问题先进材料。

刘说，大多数电池研究努力专注于寻找完美的化学，开发持续较长和充电的电池。相比之下，UC San Diego团队试图解决一个基本问题：在传统金属电池中，阴极和阳极之间的电解液是静止的。结果，当电池电荷时，电解质中的锂离子耗尽，使锂电池更有可能在阳极上不均匀地沉积。这反过来导致开发称为树枝状结构的针状结构，该树枝状结构可以从阳极朝向阴极中未经检查，使电池短路甚至引起火灾。快速充电速度速度速度。

研究人员表明，配备有器件的锂金属电池可以充电并放电250个循环和锂离子电池，超过2000次循环。每个循环，电池在10分钟内从零到100％充电。

通过通过电池传播超声波，器件使电解质流动，在电解质中补充电解质中的锂，使锂在阳极上形成均匀的致密沉积物。

该过程中最困难的部分是设计该设备，纸张的第一作者和博士学位表示。材料科学的学生在uc圣地亚哥。挑战在极小的尺度上工作，了解所涉及的物理现象，并找到一种将设备集成在电池内的有效方法。

“我们的下一步将是将这种技术集成到商业锂离子电池中，”据报道，刘议员和纳米工程博士生研究员豪盛刘议员说。

该技术已由基于加利福尼亚州文图拉的技术开发公司的物质实验室获得了UC San Diego的许可。许可证不是排他性的。

参考：“通过表面声波驱动电解质流动启用快速充电锂金属电池”，由黄，詹姆斯友，平刘和六东刘，2020年2月18日，先进的材料.DOI：
10.1002 / ADMA.201907516

该工作由美国能源部资助，并加快UC San Diego的市场团队创新。它受专利保护：美国＃16 / 331,741-“基于声波的可充电电池的枝晶预防”和临时＃2019-415-“液体电解质中离子耗尽和枝晶预防的化学 - 无可止液。”