Ученые выяснили причину частых взрывов литий - ионных батарей
来源：
本站 时间：2024-05-09 08:37:05
С быстрым развитием портативных электронных устройств и электромобилей, помимо стремления к большей емкости и более быстрой зарядке и разрядке литиевых батарей, больше внимания уделяется обеспечению безопасности использования литиевых батарей. Из - за периодических взрывов литиевых батарей и других инцидентов люди не должны нервничать. Предпосылкой для решения проблемы безопасности литиевых батарей является как можно более глубокое и полное понимание учеными причин взрыва литиевых батарей.
В настоящее время научное объяснение заключается в том, что литиевые отложения на поверхности электрода образуют « дендриты » (dendrites), и он будет продолжать расти, вызывая короткое замыкание внутри батареи, которое вызывает неисправность батареи или может вызвать пожар. Но как понять и изучить на уровне атомной структуры, а затем найти решение проблемы, в прошлом не хватало эффективных технических средств.
Технология криоэлектронной микроскопии (cryo - EM), которая только что получила Нобелевскую премию по химии в 2017 году в этом месяце, обеспечивает мощную техническую поддержку для этого. Команда исследователей из Стэнфордского университета, профессора Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики США Цуй И, лауреата Нобелевской премии по физике 1997 года Чжу Дивена и других захватила первое изображение литиево - металлических дендритов атомного класса с помощью криогенного электронного микроскопа (cryo - em). Результаты исследования были опубликованы 27 октября по местному времени в международном академическом журнале Science.
Каждый литий - металлический дендрит представляет собой длинный полосатый и хорошо сформированный шестигранный кристалл. Ранее с помощью электронного микроскопа наблюдались только нерегулярные кристаллы. Цуй Йи сказал: « Результаты исследований очень захватывающие, но также открыли совершенно новую ситуацию для соответствующих исследований! »
Холодный электронный микроскоп, как следует из названия, применяется для замораживания и фиксации, при низких температурах с использованием просвечивающей электронной микроскопии (TransmissionElectronMicroscope, сокращенно TEM) для наблюдения микроскопии образцов. Замороженный электронный микроскоп является важным методом исследования структурной биологии и важным средством получения биомолекулярной структуры.
Поскольку изображения являются ключом к пониманию механизмов, научные прорывы часто основываются на использовании визуального изображения цели невооруженным глазом. Долгое время считалось, что TEM не подходит для наблюдения биологических молекул, потому что мощный электронный луч разрушает биологический материал. Тем не менее, создание криогенных зеркал позволяет исследователям « замораживать» биологические молекулы и беспрецедентно наблюдать и анализировать процессы движения, которые оказывают решающее влияние как на понимание химии жизни, так и на развитие фармакологии. Именно по этой причине криогенные зеркала также будут включены в состав нобелевской химии в этом году.
Рисунок слева: на изображениях TEM при комнатной температуре дендриты лития корродируются в результате воздействия воздуха, а электронный луч расплавляет на них большое количество отверстий; Рисунок справа: изображение под крио - ЭМ, замороженная среда сохраняет свое первоначальное состояние, указывая на кристаллические нанолинии с четким интерфейсом.
