He aha ka Dendrite Formation?

Hōʻike ka hana Dendrite i ka ulu ʻana o nā kumulāʻau-e like me nā hale aniani e ulu ana i ka wā o nā kaʻina hana electrochemical i loko o nā pila a me nā ʻōnaehana ʻē aʻe. Hoʻokumu ʻia kēia ʻano nila a i ʻole nā lālā metala i ka wā e hōʻiliʻili like ʻole ai nā ion ma nā ʻili uila i ka wā o ka hoʻouka ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana.

Loaʻa ka hanana ma waena o nā kemika pākahi like ʻole akā ke kau nei i nā pilikia koʻikoʻi i lokonā pākahi lithium, kahi e hiki ai i nā dendrites ke hou i nā mea hoʻokaʻawale a hoʻoulu i nā kaapuni pōkole kūloko. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ke kumu a me ke ʻano o ka ulu ʻana o kēia mau hale i lilo i mea koʻikoʻi i ka neʻe ʻana o nā ʻōnaehana mālama ikehu i nā mana kiʻekiʻe a me ka wikiwiki o ka uku.

Hoʻokumu ʻia nā dendrites ma o kahi kaʻina electrodeposition i hoʻokele ʻia e nā mea thermodynamic a me nā mea kinetic. Ke hoʻopiʻi ka pākaukau, neʻe nā ion metala ma o ka electrolyte i ka anode. Ma lalo o nā kūlana kūpono, e waiho like kēia mau ion ma luna o ka ʻili electrode. Eia nō naʻe, he nui nā kumu e hoʻopilikia i kēia hoʻopaʻa ʻana like.

Hoʻokumu nā irregularities o ka ʻili i nā ʻāpana uila kūloko. ʻO kēia mau māla i hoʻonui ʻia e huki i nā ion i nā kiko kikoʻī ma mua o ka hoʻolaha like ʻana iā lākou. I ka wā e puka mai ai ka puka li'ili'i, lilo ia i mea ho'onui-i ka piko o ka hale ulu e 'ike i nā māla uila 'oi aku ka ikaika ma mua o nā 'ili palahalaha, e ho'onui ana i ka ulu ma ia ala.

Hoʻoikaika ke kaʻina hana i nā ʻano kiʻekiʻe o kēia manawa. Ua hōʻike ʻia ka noiʻi mai ke Kulanui o Maryland me ka hoʻohana ʻana i nā kelepona ʻike maka ma nā mānoanoa o kēia manawa ma luna o 87 mA/cm², ua hoʻololi ʻia ka ʻano mopology dendrite mai nā hale mossy palahalaha a i nā ʻano kui -like. Ua emi like ka manawa i ke kaapuni pōkole kūloko me ka hoʻonui ʻana i ka nui o kēia manawa, e hāʻule ana mai kekahi mau hola ma 10 mA/cm² i 30 mau minuke ma 110 mA/cm².

He hana ʻelua ka mahana i ka hoʻokumu ʻana o ka dendrite. ʻO ka haʻahaʻa haʻahaʻa e hoʻolōʻihi i ka hoʻoheheʻe ʻana o ka ion, e hana ana i nā gradients hoʻonaʻauao kokoke i ka ʻili electrode. He mea maʻalahi kēia i ka waiho ʻana o nā ion ma nā protrusions e kū nei ma mua o ka loaʻa ʻana o nā kahua nucleation hou. ʻO ka mea ʻē aʻe, ʻoi aku ka paʻa o ka papa electrolyte interphase (SEI) i hoʻokumu ʻia ma nā mahana haʻahaʻa e ʻoi aku ka paʻa a paʻa ʻole, e hāʻawi ana i nā kumu hoʻoheheʻe ʻole.

Dendrite Formation

Ke kū nei nā pākahi Lithium i nā pilikia dendrite kūʻokoʻa ma muli o ka hana kiʻekiʻe o ka lithium a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa electrochemical. Ke hoʻopaʻa ʻia nā ion lithium i ka anode i ka wā o ka hoʻouka ʻana, pono lākou e hoʻopili pono i ka hana graphite. Akā, ʻoi aku ka nui o nā ion i hiki ʻole ke hoʻopili koke ʻia ma ka ʻili e like me ka lithium metala.

Hoʻopili koʻikoʻi ka papa SEI i kēia kaʻina hana. Hoʻokumu maoli kēia kiʻi pale i ka wā e hana ai ka electrolyte me ka anode lithium. Ke alakaʻi nei ka SEI paʻa i ka hoʻopaʻa lithium. Eia naʻe, haʻihaʻi a hoʻololi mau ka SEI i ka wā o ka hoʻokuʻu ʻana -hoihoi ma muli o ka hoʻololi ʻana o ka leo i ka electrode. Lilo kēlā me kēia wahi haʻihaʻi i kahua nucleation dendrite.

Ua ʻike ʻia ka noiʻi i paʻi ʻia ma Nature Materials i ka makahiki 2024 i ʻelua mau ʻano hana ʻokoʻa no ka hoʻokumu ʻana i ka dendrite i loko o nā ʻeke lithium state solid -me ka hoʻohana ʻana i nā electrolytes Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO). ʻO ka hana mua e pili ana i ka -like lithium plating ma nā electrode-pili uila. Loaʻa ka lua ma o ka emi ʻana o Li⁺ kūloko ma nā palena palaoa i loko o ka electrolyte paʻa ponoʻī. Ma waena o kēia mau ʻāpana ʻelua, ʻike ka poʻe noiʻi i kahi manawa e kū ai ka ulu ʻana o ka dendrite ma mua o ka hoʻomaka ʻana.

He ʻokoʻa ke kaʻina hana hoʻomaka mai ka hoʻolaha ʻana. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina mai ke Kulanui o Oxford e hoʻomaka ana ka hoʻomaka ʻana o ka dendrite i nā ʻakika -state paʻa i ka wā e waiho ai ka lithium i loko o nā pores ma lalo o ka ʻāina ma o ka hoʻohui ʻana i nā microcracks. Ke hoʻopiha nei kēia mau pores, hoʻomau ka hoʻopiʻi ʻana i ke kaomi ma muli o ka lohi o ka lithium extrusion i ka ʻili. ʻO kēia kaomi ka hopena o ka māhā. I ka wā e puka mai ai nā māwae, hoʻolaha ʻia ma ka wehe ʻana o ka wedge -me ka lithium e hoʻokele i ka māwae ma hope ma mua o ka piko.

'Oko'a nā paepae mānoanoa o kēia manawa ma ke 'ano electrolyte. Hōʻike maʻamau nā electrolytes wai maʻamau i ka hoʻokumu ʻana o ka dendrite ma luna o 0.2-2.0 mA/cm², ʻoiai hiki i nā electrolytes paʻa ke kū i nā density kiʻekiʻe o kēia manawa ma mua o ka hiki ʻole. Ua ʻike ʻia ka noiʻi ʻana ma ke Kulanui o Oxford ʻo ka densifying argyrodite (Li₆PS₅Cl) paʻa electrolyte mai 83% a i 99% pili pili i hoʻonui i ka nui o kēia manawa mai lalo o 2 mA/cm² a i 9 mA/cm² me ka ʻole o ka hoʻokumu ʻana o dendrite.

Hoʻopili ʻo Dendrites i nā pākahi ma o nā ʻano hana hemahema. ʻO ka pōʻino nui loa ke ulu aʻe ka dendrite ma o ka mea hoʻokaʻawale, e hana ana i kahi alahaka conductive ma waena o ka anode a me ka cathode. Hoʻokumu kēia kaapuni pōkole kūloko i ka hoʻomehana kūloko, hiki ke hoʻomaka i ka holo ʻana o ka wela -he pane hoʻokē ʻai ponoʻī e hiki ai ke alakaʻi i ke ahi a pahū paha.

Ma mua o ka hiki ʻana i ka pōʻino pōʻino, hoʻohaʻahaʻa nā dendrites i ka hana maʻamau. Hōʻike kēlā me kēia dendrite i ka ʻili lithium reactive hou i ka electrolyte. Hoʻoikaika kēia i ka hoʻokumu ʻana o SEI mau, e ʻai ana i ka lithium ikaika a me ka electrolyte. Ma nā pōʻai holoʻokoʻa, hoʻemi kēia hopena parasitic i ka hiki ke loaʻa a hoʻonui i ke kūpaʻa kūloko.

Hoʻokumu pū nā Dendrites i nā waihona metala i hoʻokaʻawale ʻia i ka "Lithium make" -ʻaʻole e komo hou i nā hopena electrochemical. Ke haki nā dendrites ma muli o ke koʻikoʻi mechanical a i ʻole ka ʻino electrolyte, haʻalele lākou i kēia mau ʻāpana hana ʻole. ʻO ka lithium make e hōʻike ana i ka nalowale o ka mana mau, no ka mea ʻaʻole hiki ke hoʻihoʻi ʻia ma o ke kaʻa kaʻa maʻamau.

ʻO ka hoʻololi o ka leo e pili ana i ka lithium plating a me ka wehe ʻana e hoʻonui i kēia mau pilikia. Loaʻa ka Lithium metala i ka 100% hoʻololi nui ma waena o kāna mau metala a me ka ionic states. Hoʻoikaika kēia hoʻonui a me ka hoʻohaʻahaʻa i ka papa SEI a hiki ke hōʻino kino i ka mea hoʻokaʻawale, hana i nā ala hou no ke komo ʻana o ka dendrite.

Hiki ke hiki i ka 1-2% no kēlā me kēia pōʻai i ka wā e hana ikaika ai nā dendrites. He ʻokoʻa loa kēia me -keena lithium-ion i hana ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā anodes graphite, ka mea maʻamau e nalowale i ka 0.1% mana no kēlā me kēia pōʻaiapuni a i ʻole.

Ke puka mai nei ka nui o kēia manawa ma ke ʻano he kumu nui e hoʻomalu ana i nā helu hoʻokumu dendrite. ʻO ka ʻoi aku ka nui o ka hoʻouka ʻana i nā au e hoʻoikaika i nā ion e waiho i ka manawa liʻiliʻi, e hoʻomāhuahua ana i ka hiki o ka electrode e hoʻokipa iā lākou i ke ʻano like. ʻAʻole laina laina ka pilina- aia ka paepae koʻikoʻi ma lalo o ka ulu ʻana o ka dendrite i ka liʻiliʻi, akā ma luna aʻe ka wikiwiki o ia.

Hoʻopili nui ka haku mele ʻana i ka dendrite. Hoʻopili ka paʻakai i ka nui o ka lawe ʻana i ka ion a me ka kūlike o ke kahua uila kokoke i ka electrode. Hoʻokumu nā haʻahaʻa paʻakai haʻahaʻa i nā ʻāpana hoʻopau kahi i hiki ʻole ai i ka hāʻawi ion ke hoʻokō i ka koi deposition, e hoʻoikaika ana i ka ulu dendritic. Hiki ke hoʻonui i ka like ʻole o ka ʻike kiʻekiʻe akā hiki ke hōʻemi i ka conductivity ionic a hoʻonui paha i ka viscosity.

Hāʻawi nā mea hoʻohui electrolyte i hoʻokahi ala e hoʻopau ai. ʻO ka Fluoroethylene carbonate (FEC), no ka laʻana, hoʻemi maikaʻi ʻia ma ka ʻili lithium e hana i nā papa SEI waiwai LiF{1}}. Hōʻike kēia mau papa i ka ikaika mechanical kiʻekiʻe a me ka conductivity uila haʻahaʻa i hoʻohālikelike ʻia i nā ʻāpana SEI maʻamau, e kōkua ana i ka mālama ʻana i nā ʻano hoʻohālike like.

ʻO nā hemahema o ka ʻili a me ka ʻalaʻala e hoʻomaka i nā dendrites he nui. ʻOiai ʻo nā hewa nanoscale e noʻonoʻo pono i nā māla uila i mea e hoʻoulu ai i ka deposition makemake. ʻO nā kaʻina hana e hoʻohua ai i nā ʻili electrode maʻalahi e hoʻemi i nā kahua nucleation dendrite. Pēlā nō, hiki i nā mea haumia a i ʻole nā palapala i hoʻokomo ʻia i ka ʻili electrode e like me nā helu nucleation heterogeneous.

Hoʻokumu nā ʻoniʻoni mahana i loko o ke kelepona i nā kinetics pane ʻokoʻa. ʻOi aku ka wikiwiki o ka lawe ʻana a me ka waiho ʻana o ka ion i nā wahi wela, hiki ke hana i nā ʻāpana dendrite kūloko-ʻoiai ke mau nei ka haʻahaʻa o kēia manawa. ʻO nā ʻōnaehana hoʻokele pākaukau e hōʻoia i ka hāʻawi like ʻana i ka mahana e kōkua i ka hoʻēmi ʻana i kēia hopena.

ʻO ke kūlana o ka hoʻopaʻa ʻana i ka wā e hoʻomaha ai ka pākaukau e hoʻopili pū i ka ulu dendrite. ʻO ka hoʻopaʻa ʻana i nā kelepona i nā volta kiʻekiʻe no nā manawa lōʻihi e hāpai i ka hoʻokumu ʻana o ka dendrite, ʻoi aku hoʻi i loko o nā cell lithium iron phosphate (LiFePO₄). E wehewehe ana kēia i ke kumu i ulu ai nā hoʻolālā hoʻouka ʻana i ka float i nā wahi hoʻonohonoho uila haʻahaʻa i hoʻohālikelike ʻia i nā hana mai kahi ʻumi makahiki i hala.

Ke hilina'i nei ka 'ike dendrite ku'una ma ka post-ka nānā 'ana i ke kino make-o ka wehe 'ana i nā pūnaewele i hā'ule 'ole a me ka nānā 'ana i nā ili uila me ka scanning electron microscopy. ʻOiai ʻo ka ʻike, ʻaʻole hiki i kēia ala ke pale i nā hemahema a i ʻole ka hahai ʻana i ka hoʻomohala dendrite i ka manawa maoli.

Hiki i nā ʻenehana hōʻailona kiʻekiʻe ke hiki ke nānā i ka operando. Ua hoʻomohala nā mea noiʻi ma nā ʻoihana he nui me ka hoʻohana ʻana i nā electrolytes māmā a i ʻole nā mea hoʻolālā kelepona kūikawā. Ua hoʻokumu ke Kulanui o Maryland i nā pūnaewele optical kahi i loaʻa i nā electrodes ʻelua me ka metala lithium, e ʻae ana i ka ʻike pololei ʻana i ka ulu ʻana o ka dendrite ma o ka puka aniani i ka wā o ka hoʻouka ʻana.

Hāʻawi ka X-ray computed tomography (XCT) i ʻekolu-kiʻi kiʻi o nā hale dendrite i loko o nā keena paʻa. Hāʻawi nā hale kukui ʻo Synchrotron X- i ka hoʻonā kūpono e nānā i ka hoʻokumu ʻana o ka dendrite ma ka microscale i ka wā o ka hana ʻana i ka pākaukau. ʻO ka hana hou i paʻi ʻia ma Nature i hoʻohana i ka operando XCT e nānā i ke ʻano o ka hoʻokomo ʻana o ka lithium i nā electrolytes ceramic, e hōʻike ana i ka hana ʻana a me ka hoʻolaha ʻana o ka lithium.

Hāʻawi ka Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) i kahi ala ʻike makaʻu ʻole akā ʻaʻole{0}}mea luku. Ke ulu nei nā dendrites, hoʻololi lākou i ka ʻāina kūpono a me ke kūpaʻa o ka electrode. Hōʻike ʻia kēia mau hoʻololi e like me ka hoʻololi ʻana i ka spectrum impedance. Ua hoʻololi ka poʻe noiʻi i nā ʻenehana scanning droplet cell no ka palapala ʻana i ka ulu ʻana o ka ʻilikai ma o nā ana EIS, e hāʻawi ana i ka ʻōlelo aʻo mua no ka hoʻokumu ʻana o ka dendrite me ka wehe ʻole ʻana i ke kelepona.

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy a me imaging e hāʻawi i ka kikoʻī kemika. Hiki iā Tracer{1}}exchange NMR ke hoʻokaʻawale i waena o ka hoʻoheheʻe lithium ma nā pilina me ka hoʻemi ʻana i ka nui electrolyte. ʻO ke kiʻi hoʻonaʻauao magnetik (MRI) e hoʻopaʻa i ka dendrite spatial spatial distribution and growth rate, e kōkua ana i ka poʻe noiʻi e hoʻomaopopo i ke ʻano o ka hoʻomohala ʻana o nā dendrites i nā wahi like ʻole o ke kelepona i nā manawa like ʻole.

Hōʻike nā mea ʻike fiber optic i kahi ala e kū mai ana. Hoʻokomo ʻia nā mea ʻike maka uila Bragg grating (TFBG) i hoʻokuʻu ʻia ma kahi kokoke i nā ʻili electrode e ʻike i nā loli kaʻa nui a me ka ulu dendrite ma nā kikowaena nanoscale me ka hoʻopilikia ʻole i ka hana pākaukau. Hiki i nā resonances optical ultrasensitive ke nānā i ka manawa -manawa maoli o ka lithium deposition kinetics a me ka dendrite evolution.

Dendrite Formation

ʻO nā ala he nui e kuhikuhi ana i ka hoʻopau ʻana i ka dendrite, hana pinepine i ka synergistically ke hui pū ʻia. ʻAʻohe ala hoʻokahi i hoʻopau loa i nā dendrites ma lalo o nā kūlana hana a pau, akā hoʻonui nui nā hoʻolālā i ka paepae koʻikoʻi o kēia manawa.

ʻO nā electrolytes paʻa i ka wā mua i manaʻo ʻia he mea pale kino i nā dendrites. Eia nō naʻe, ua hōʻike ʻia ka noiʻi e komo pū ana nā dendrites i nā mea paʻa, e ulu ana ma nā palena o ka palaoa a i ʻole nā māwae. ʻO ka maikaʻi o nā electrolytes paʻa ʻaʻole i ka pale piha akā i ka koi ʻana i nā koʻikoʻi mechanical kiʻekiʻe ma mua o ke komo ʻana o ka dendrite. ʻO ka hoʻonui ʻana i ka mānoanoa o ka electrolyte paʻa a me ke ʻano o ka palaoa hiki ke hoʻonui nui i kona kūʻē ʻana i ke komo ʻana.

Hoʻololi ka -ʻano hoʻolālā electrode ʻekolu i ka puʻunaue mānoanoa o kēia manawa. Ma kahi o ka waiho ʻana ma kahi pālahalaha, hoʻopiha ka lithium i ke ʻano porous o kahi mea hoʻokipa 3D. Hoʻonui kēia i ka ʻāpana ʻili kūpono mai ka 5.2 × 10⁻³ m²/g no ka pahu lithium a i ʻoi aku ma mua o 2.6 m²/g no nā scaffolds lāʻau carbonized. ʻO ka wahi i hoʻonui ʻia e hōʻemi ana i ka nui o kēia manawa kūloko, mālama ʻia ma lalo o ka paepae no ka nucleation dendrite. ʻO ka hoʻohui ʻana i nā mea lithiophilic e like me ka tin i kēia mau hale hana e hoʻokumu i nā kahua nucleation makemake e hāpai i ka hoʻopaʻa like ʻole, non{9}}dendritic deposition.

Hiki ke ho'ohana mua 'ia nā papa SEI ma mua o ke ka'a ka'a ka'a mua -i ka ho'okumu 'ana i -seI kūlohelohe like 'ole. Ua hōʻike ʻia nā ʻano mea like ʻole, e like me ka LiF-nā ʻili waiwai, nā ʻāpana polymer, a me nā kiʻiʻoniʻoni organik{4}}composite. Hoʻohui ka SEI artificial maikaʻi i ka conductivity ionic kiʻekiʻe, ka conductivity uila haʻahaʻa, a me ka ikaika mechanical e hoʻopau i ke komo ʻana o ka dendrite i ka wā e hoʻololi ai i ka wā o ka hoʻololi ʻana i ka leo.

Hoʻopuka ka ʻenekinia electrolyte i ka hana dendrite mai ka ʻaoʻao hoʻonā. ʻO nā electrolytes kiʻekiʻe -concentration electrolytes (i kapa ʻia i kekahi manawa "solvent-in-paakai" pūnaewele) hoʻemi i ka loaʻa ʻana o nā molekala solvent manuahi, e hoʻololi ana i ke ʻano hoʻonā a puni nā ion lithium. Hiki i kēia hoʻololi ke hoʻoikaika i ka waiho ʻana like ʻole. Hāʻawi ka Ionic liquid electrolytes i ka hiki ʻole-flammable ma ka ʻaoʻao o nā waiwai interfacial ʻokoʻa e hiki ke hoʻopaʻa i nā dendrites, ʻoiai ʻo ko lākou ʻoi aku ka nui o ka viscosity he pilikia.

Ua puka hou mai nei nā protocols charging Pulsed ma ke ʻano he hana hoʻopono kamahaʻo. Ma kahi o ka hoʻohana ʻana i ka manawa mau, hoʻololi nā protocol pulsed ma waena o nā manawa hoʻouka a me nā manawa hoʻomaha. I ka wā hoʻomaha, hiki ke hoʻoheheʻe ʻia nā ʻōkuhi noʻonoʻo a hiki i nā ʻōlelo aʻoaʻo dendrite ke hoʻoheheʻe ʻia i loko o ka hopena. Ua hōʻike ʻia ka noiʻi ua hoʻonui ka MHz -frequency pulsed au i ka mānoanoa koʻikoʻi o kēia manawa ma ke ʻano he ʻeono-mai ka 1 mA/cm² a hiki i ka 6.5 mA/cm²-i loko o nā ʻōhua paʻa-state.

Hāʻawi ka noi kaomi i kahi ala mechanical ʻē aʻe. ʻO ka hoʻohana ʻana i ka ikaika compressive e like me ka mokulele electrode e kāohi i ka ulu ʻana o ka dendrite. Ua hōʻike nā mea noiʻi MIT hiki iā lākou ke hoʻololi i ka ulu ʻana o ka dendrite ma o ka hoʻohana ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana i ke kaomi, e hoʻohuli ana i nā dendrites i zigzag e like me ke kuhikuhi ikaika. ʻOiai ʻaʻole hoʻopau ke kaomi i ka hoʻokumu ʻana o dendrite, pale ia iā lākou mai ka hele ʻana ma waena o nā electrodes.

Ua hoʻoikaika ʻia ka hoʻololi ʻana i nā ʻeke paʻa -state e ka manaʻolana e hoʻonā i ka pilikia dendrite. ʻO nā manaʻolana mua i manaʻo ʻia e hoʻopaʻa kino nā electrolytes ceramic i ke komo ʻana o ka dendrite. Ua ʻoi aku ka paʻakikī o ka ʻoiaʻiʻo.

ʻAʻole hāʻule nā electrolytes paʻa ma o ka haʻihaʻi mechanical ma mua o ka ʻae ʻana i nā dendrites e paʻi wale. Hoʻomaka ke kaʻina hana ma nā hemahema-pores, nā palena ʻai, a i ʻole nā ʻano ʻino o ka ʻili. Hoʻokomo ka Lithium i loko o kēia mau hemahema, a i ka hoʻonui ʻana o ka lithium, kūkulu ʻia ke koʻikoʻi mechanical a hiki i ka haki ʻana o ka ceramic. Ke hoʻomaka ka māwae, hoʻolaha ka lithium ma o ia ma o ka wedge-mekanika wehe i ʻike ʻia e nā mea noiʻi o Oxford.

Hōʻike nā ʻano mea electrolyte paʻa like ʻole i ke kūʻē like ʻole i ka dendrite-haʻi i hoʻokomo ʻia. ʻO nā ʻano electrolytes ʻano Garnet-e like me LLZO hōʻike i ka ʻōlelo hoʻohiki ma muli o ko lākou kiʻekiʻe ionic conductivity, akā kōkua kā lākou conductivity uila i ka hana dendrite. ʻO ka conductivity uila e hiki ai i nā electrons ke hiki i nā ʻōlelo aʻoaʻo dendrite, e hoʻomau i ka hoʻomau ʻana o ka lithium deposition. ʻO ka hōʻemi ʻana i kēia conductivity uila, ʻoiai ʻoiai e mālama ana i ka conductivity ionic kiʻekiʻe, kōkua i ka hoʻopau ʻana i nā dendrites.

Hōʻike ʻia nā ʻano ʻokoʻa like ʻole nā electrolytes paʻa paʻa Sulfide-e like me Li₆PS₅Cl (argyrodite). ʻOi aku ka palupalu ma mua o ka oxide ceramics, hiki ke ʻae i nā dendrites e ulu ma o ka hoʻololi ʻana i ka plastic ma mua o ka haki. Eia naʻe, hoʻomaikaʻi nui ka densification i ka hana-hoʻonui i ka nui argyrodite i 99% hiki i ka dendrite-hana manuahi i nā density o kēia manawa kūpono no ka wikiwiki-kaa uila.

ʻO ka ʻenekinia waena ma waena o nā anodes metala lithium a me nā electrolytes paʻa e kamaʻilio i kahi ʻano hana ʻole. Hoʻokumu ka pilina maikaʻi ʻole i nā palena o kēia manawa kahi i ʻoi aku ai ka nui o kēia manawa ma mua o ka awelika honua ma o nā kauoha o ka nui. Lilo kēia mau wahi kikoo i nā wahi hoʻomaka dendrite. Hiki i ka ho'ohana 'ana i nā ki'i'oni'oni lahilahi o ka polymer, nā mea metala, a i 'ole nā mea i hui 'ia-hiki ke ho'omaika'i i ka ho'opili 'ana a me ka pu'unaue like 'ana.

Pono e oi i ka 5 mA/cm² ka mānoanoa koʻikoʻi o kēia manawa (CCD) no ka hoʻokumu ʻana i ka dendrite i loko o nā ʻeke paʻa -state no ka hoʻohana ʻana i nā kaʻa uila. ʻO ka hapa nui o nā electrolytes paʻa e hāʻule i kēia pahuhopu ma lalo o nā kūlana maʻamau, no laila ke noiʻi ikaika nei i nā hoʻolālā i hui pū ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka densification, pressure, pulsed charging, a me ka hoʻololi ʻana.

ʻOiai ʻo ka nui o nā pākahi lithium i ka noiʻi dendrite, ke kū nei nā ʻōnaehana ʻē aʻe i nā pilikia like. ʻIke ʻia nā pākiki metala Zinc i ka hoʻokumu ʻana i ka zinc dendrite, ʻoiai me nā ʻano like ʻole. 'Ike 'ia ka zinc dendrites e like me ka moss-like and whisker structures ma mua o ka oi o ka nila, e hō'ike ana i nā waiwai electrochemical like'ole o ka zinc.

I loko o nā pākiki wai zinc, hilinaʻi nui ka hana dendrite i ka pH electrolyte a me ka ʻike zincate. ʻO ka nui o ka zincate kiʻekiʻe ma luna o 0.4 M i 7 M KOH electrolytes e hōʻemi i ka ulu dendrite, akā ʻo ka hoʻokele electrolytes e hoʻonui i ka hydrogen evolution. ʻO ka interphase electrolyte paʻa ma luna o ka zinc he mau pūhui ʻokoʻa ma mua o ka lithium-ma mua o ka zinc oxide a me ka zinc hydroxide-me nā waiwai lawe mīkini a me ka ionic.

Hōʻike nā anodes metala sodium i ka hana dendrite e like me ka lithium, ʻoiai ke ulu mālie nei nā dendrites ma muli o ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ka sodium. ʻO ka metala Magnesium, i manaʻo ʻia he kūʻē i ka hoʻokumu ʻana i ka dendrite, ua hōʻike ʻia i kēia manawa e hana i nā dendrites ma lalo o kekahi mau kūlana, ʻoi aku hoʻi i nā density o kēia manawa ma luna o 0.2-0.3 mA/cm² ma muli o ka electrolyte.

Hiki ke ʻike i ka hoʻokumu ʻana o ka lithium dendrite i loko o nā ʻakika lithium{0}}ion maʻamau. I ka wā e hoʻouka ai, hoʻonui ʻia ke silika ma kahi o 300%, e haki ana i ka papa SEI. Ma o kēia mau māwae, hiki ke hoʻemi ʻia nā ion lithium e hana i nā dendrites lithium metala ma mua o ka hoʻohui ʻana me ke silika e like me ka mea i manaʻo ʻia. Hōʻike kēia ʻano hana i kahi ʻano hana ʻole hybrid e hui pū ana i ka hoʻonui nui ʻana me ka deposition electrochemical.

ʻO ka maʻamau ma waena o kēia mau ʻōnaehana e hōʻike ana i nā loina āpau e hoʻokele i ka hoʻokumu ʻana o dendrite. ʻO ka mānoanoa o kēia manawa, ka like ʻole o ka ʻili, a me nā waiwai o nā papa interfacial e puka mai ma ke ʻano he kumu hoʻomalu me ka nānā ʻole i ke kemika metala kikoʻī. Hoʻolālā pinepine ʻia nā hoʻolālā pale no ka ʻōnaehana hoʻokahi, me ka hoʻololi ʻana, i nā mea ʻē aʻe.

Ua hoʻololi hou kekahi mau mea holomua i ka hoʻokumu ʻana o dendrite. ʻO ka ʻike ʻana i nā ʻano hana hoʻomaka a me ka hoʻolaha ʻana i loko o nā ʻakika -paʻa paʻa i hōʻike i kahi neʻe paradigm. Ua mana'o nā kumu ho'ohālike mua i ho'okahi ka'ina hana ho'omau, akā no ka 'ike 'ana i kēia ma ke 'ano he mau māhele 'oko'a ka mea e hiki ai ke ho'okō 'ia ma kēlā me kēia pae.

Ua loaʻa ka manaʻo o ka hana amorphous versus crystalline dendrite structure. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina NMR hou i hana mua ʻia nā dendrites ma ke ʻano he mau hale amorphous a laila crystallize. ʻO ke kemika kīnā o nā electrolytes paʻa a me nā kūlana hana pākaukau e hoʻoholo i ke kaulike ma waena o kēia mau mīkini ʻelua. Ua wehe kēia ʻike i nā hiki ke hoʻolālā i nā kūlana e makemake i nā hale amorphous reversible ma luna o nā dendrites crystalline mau loa.

Ke wānana nei nā kumu hoʻohālike mīkini i ka ulu ʻana o ka dendrite me ka hoʻonui pololei. Ma o ka hoʻokomo ʻana i nā ʻāpana kino he nui-ka mānoanoa o kēia manawa, ka wela, ka ʻike electrolyte, ka ʻili o ka ʻili -i loko o nā ʻupena neural convolutional, ua loaʻa i nā mea noiʻi nā wānana ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o nā kumu hoʻohālike kuʻuna physics -wale nō. Hoʻonui kēia mau mea hana i ka ʻike ʻana i nā puka makani hana maikaʻi loa a me nā hui pū ʻana.

Ua puka mai nā molekala protein ma ke ʻano he mea hoʻopau dendrite i manaʻo ʻole ʻia. ʻO kekahi mau protein, ke hoʻohui ʻia i nā electrolytes, e hoʻopili maʻalahi ma luna o nā ʻili metala lithium, ʻoi loa ma nā ʻōlelo aʻoaʻo dendrite. Ma o ka hoʻololi ʻana mai ka -helix a i ka -pepa, hoʻololi kēia mau polokina i ka puʻunaue ʻana o ke kahua uwila kūloko, e hāpai ana i ka waiho ʻana like. Ua loaʻa i kēia ala - hoʻoikaika i ke ola pōʻaiapuni lōʻihi a me ka maikaʻi coulombic kiʻekiʻe i nā hoʻokolohua hoʻokolohua.

Ua oʻo ka ʻōnaehana thermodynamic no ka hoʻomaopopo ʻana i ka hoʻokumu ʻana o dendrite. Ua ʻike ka poʻe noiʻi i kēia manawa he hana koʻikoʻi nā pale wela a me ka thermodynamic i ka hoʻoholo ʻana i ka waiho like ʻana o ka lithium a i ʻole nā dendrites. Ke alakaʻi nei kēia ʻike i nā hoʻolālā no ka hoʻololi ʻana i kēia mau palena ma o ka hoʻolālā waiwai a me nā kūlana hana.

Dendrite Formation

ʻOiai ka holomua, paʻakikī ke kūʻai ʻana i nā ʻakika dendrite -resistant. ʻO ka ʻokoʻa ma waena o nā hōʻikeʻike keʻena hana a me ka hana nui e pili ana i nā kaʻina hana scaling ʻoiai e mālama ana i ka mana maikaʻi. Hiki i kahi hemahema hoʻokahi i loko o kahi electrolyte paʻa a i ʻole electrode surface hiki ke nucleate dendrites, i mea koʻikoʻi ka hana ʻana.

Hoʻopili ka noʻonoʻo kumukūʻai i nā hoʻolālā e hiki ai i ka hana. ʻO kekahi o nā ʻano hana hoʻopaʻa dendrite maikaʻi loa-e like me ka pololei-enekeneka 3D hale uila a i ʻole nā-electrolytes paʻa maʻemaʻe kiʻekiʻe-e hoʻonui nui i nā kumukūʻai hana. ʻO ka hoʻohālikelike ʻana i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana me ka hiki ke hoʻokele waiwai e pono ai ka hoʻomau ʻana.

Pono ka ho'omaika'i hou 'ana i ke kūpa'a ka'a ka'a lō'ihi.- Nui nā hoʻolālā pale e hoʻopau i nā dendrites no nā haneli haneli, akā pono e hoʻopaʻa ʻia nā pihi kaʻa uila i mau tausani o nā pōʻai ma mua o hoʻokahi ʻumi makahiki o ka hoʻohana. Hiki ke lilo i mea pilikia ma mua o 3,000 ka nui o ka ulu ʻana o ka dendrite liʻiliʻi ma mua o 500. No ka hoʻomaopopo ʻana a me ka pale ʻana i ka -makahiki hoʻohaʻahaʻa lōʻihi e koi ai i nā kaʻina hoʻāʻo lōʻihi.

He mea paʻakikī loa ka hoʻopaʻa ʻana wikiwiki. Hoʻonui nui ʻia nā noi kaʻa i 15 mau minuke a i ʻole 5 mau minuke i ka manawa e hoʻouka ai, e koi ana i nā density o kēia manawa o 10-20 mA/cm² a i ʻole. He liʻiliʻi nā hoʻolālā pale dendrite i kēia manawa e mālama i ka maikaʻi ma kēia mau helu kiʻekiʻe. ʻO ka loaʻa ʻana o ka hoʻopiʻi wikiwiki a me ke ola pōʻai lōʻihi i ka manawa like e hōʻike ana i kahi pahuhopu noiʻi mua.

ʻO ka hoʻohui ʻana me nā koi pākaukau ʻē aʻe e paʻakikī i ka hoʻolālā. Hiki ke ho'ēmi i ka nui o ka ikehu, hoʻonui i ka impedance, a i ʻole ka hoʻololi ʻana i ka hana wela haʻahaʻa. Pono ka hoʻolālā pākaukau e hoʻopololei i nā pahuhopu -paʻakikī he nui, e hana ana i ka pale dendrite i ʻāpana o ka puzzle paʻakikī.

ʻO ka hoʻomaʻamaʻa ʻana o ka hoʻāʻo a me ka hōʻike e hoʻolalelale i ka holomua. Hoʻohana nā pūʻulu noiʻi ʻokoʻa i nā wehewehe like ʻole o ka hoʻokumu ʻana o dendrite, nā hoʻonohonoho kelepona ʻokoʻa, a me nā pae hoʻoholo holomua ʻokoʻa. ʻO ka hoʻokumu ʻana i nā protocol maʻamau e hiki ke hoʻohālikelike pololei i nā hopena a me ka ʻike wikiwiki ʻana i nā ala hoʻohiki.

ʻOkoʻa loa nā manawa hana dendrite me nā kūlana hana. Ma nā mānoanoa ha'aha'a o kēia manawa ma kahi o 0.5 mA/cm², hiki i ka nucleation dendrite mua ke lawe i mau haneli mau hola. Ma nā mānoanoa ki'eki'e o kēia manawa ma mua o 10 mA/cm², hiki i nā dendrites ke hana a hana i nā pō'ai pōkole i loko o nā minuke. ʻO ka mahana, ka haku mele electrolyte, a me ke ʻano o ka ʻili electrode e hoʻopili i kēia mau manawa. Hoʻohana ka hapa nui o nā ʻenekini mea kūʻai aku ma nā kūlana kahi i hoʻokumu ʻia ai ka dendrite, inā loaʻa ia, e ulu mālie ma luna o nā kakini a i ʻole nā haneli o nā pōʻai hoʻoili ma mua o ka pōʻai hoʻokahi.

Hiki ke hoʻohuli hapa ma lalo o kekahi mau kūlana. I ka wā hoʻokuʻu a hoʻomaha paha, hiki i nā ʻōlelo aʻoaʻo dendrite ke hoʻoheheʻe hou i loko o ka electrolyte, ʻoiai inā ʻaʻole lākou i pili i ka electrode ma o nā ala conductive. Hōʻike kēia ʻano hoʻōla iā ia iho-no ke aha e hōʻoia ai nā kuʻuna hoʻouka puʻupuʻu i ka maikaʻi-manawa hoʻomaha e hiki ai i nā dendrites hoʻomaka ke hemo. Eia nō naʻe, i ka manawa e hana ai nā dendrites i nā hale crystalline nui a i ʻole ka hoʻokaʻawale ʻana i ka uila e like me ka lithium make, hiki ʻole ke hoʻohuli. ʻOi aku ka maikaʻi o ka pale ʻana ma mua o ka hoʻoponopono ʻana.

ʻAʻole pono. ʻAʻole ʻike pinepine ʻia nā ʻakika lithium{1}}ion maʻamau e hoʻohana ana i nā anodes graphite i ka hoʻokumu ʻana o dendrite ma lalo o nā kūlana hana maʻamau no ka mea, komo ka lithium i loko o ka graphite ma mua o ka hoʻopaʻa ʻana e like me ke metala. Pili ka pilikia Dendrite i nā anodes metala lithium i hoʻohana ʻia i nā ʻakika -hanau aʻe. ʻOiai me nā anodes metala lithium, hiki i ka hoʻolālā kūpono a me ka hana ʻana ma lalo o nā paepae ʻano koʻikoʻi o kēia manawa ke mālama i ka hana manuahi dendrite{5}}a mau loa. ʻOi aku ka maikaʻi o ka mālama ʻana a me ka pale ʻana i ka hoʻomāinoino.

Hōʻike ka hoʻokumu ʻana o Dendrite i kahi mea electrochemical paʻakikī a me ka mechanical i hoʻomalu ʻia e ka nui o kēia manawa, ka mahana, nā waiwai interfacial, a me nā hemahema waiwai. ʻOiai i manaʻo mua ʻia e hiki ke pale ʻia ma o nā electrolytes paʻa, hoʻokumu ʻia nā dendrites ma o nā ʻano hoʻomaka a me ka hoʻolaha ʻokoʻa e koi ai i nā hana i kuhikuhi ʻia i kēlā me kēia pae. ʻO nā kumu hoʻolālā he nui-me ka hoʻolālā uila 3D, nā ʻāpana SEI artificial, ka ʻenekinia electrolyte, a me nā kaʻina hoʻouka pulupulu-e hōʻike ana i ka ʻōlelo hoʻohiki no ka hoʻonui ʻana i nā paepae koʻikoʻi o kēia manawa. ʻO ke ala e hele ai i nā ʻeke uila -ʻoihana kiʻekiʻe ma muli o ka hoʻohui ʻana i kēia mau ala me ka mālama ʻana i ka hana hana a me ke kumu kūʻai-pono. Ke hoʻomau nei ka holomua ʻana o nā ʻenehana hōʻikeʻike, ka hoʻohālikelike ʻana i ka helu, a me ka ʻike mechanistic e alakaʻi i ka hoʻomohala ʻana i nā ʻōnaehana pākahi dendrite -hiki ke hoʻokō i nā noi hoʻopaʻa kaʻa a me ka mānoanoa.