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Roter Phosphor kann der Schlüssel zur Herstellung effizienterer Lithiummetallbatterien sein

Roter Phosphor kann der Schlüssel zur Herstellung effizienterer Lithiummetallbatterien sein

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Mit so viel Potenzial für zukünftige Technologien in einer Vielzahl von Branchen sind die Forscher bestrebt, wiederaufladbare Lithium-Metall-Batterien zu verbessern. Mit dem Ziel, die Herstellung zu vereinfachen und die Gesamtproduktionskosten zu senken, hat die Rice University einen Weg gefunden, die Lithiumbatterie zu überwachen und zu konservieren. Ihr Geheimnis? Roter Phosphor.

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Der rote Spion

Phosphor selbst ist ein giftiges und flüchtiges nichtmetallisches chemisches Element, das bei Sonneneinstrahlung oder Hitze in seiner weißen Form roten Phosphor erzeugt. Roter Phosphor ist jedoch der weniger flüchtige, weniger giftige Cousin, der branchenübergreifend in Produkten wie flammhemmenden Geräten, Rauchgeräten und sogar in einigen Arzneimitteln verwendet wird.

Unter der Leitung des Chemikers James Tour von der Rice University nutzte das Forscherteam roten Phosphor, um Lithiumdendriten auszuspionieren oder die Batterie in Schach zu halten. In ihrem Test haben Tour und sein Team eine Lithiumzelle mit einer roten Phosphorschicht hergestellt.

Dieser rote Phosphor wurde am Separator der Batterie verwendet, der die Anoden- und Kathodenelektroden voneinander trennt. Wie oben erwähnt, fungiert der Phosphor als Spion für Managementsysteme und überwacht alle Vorsprünge oder Deformitäten, die zum Ausfall der Lithiumbatterie führen können.

Warum roter Phosphor?

Lithium-Ionen-Anoden werden in allen Batterien verwendet, die Sie in Ihrem Telefon, in Ihrem Laptop und sogar in Ihrem brandneuen Tesla-Auto finden. Für die Uneingeweihten spielen Anoden eine entscheidende Rolle beim Betrieb einer Batterie, die eine der beiden für den Batteriebetrieb benötigten Elektroden bildet.

Das Problem mit Lithium-infundierten Anoden ergibt sich aus der Aufladung. Wenn sie aufgeladen werden, bilden sie Dendriten, die, wenn sie nicht aktiviert werden, die Batterie zerstören und einen Kurzschluss und möglicherweise eine Explosion verursachen können. Kurz gesagt, dies ist ein hervorragender Grund, warum Sie Ihr Telefon wahrscheinlich nicht über Nacht auf dem Ladegerät lassen sollten.

Wenn Sie jedoch einen phosphorbeschichteten Separator rot verwenden, ändert sich die Ladespannung des Akkus und weist den Akku an, den Ladevorgang zu beenden, um langfristige oder schwerwiegende Schäden am Akku zu vermeiden.

"Durch die Kombination der beiden jüngsten Fortschritte kann das Wachstum von Lithiumdendriten gemindert werden, und es gibt eine interne Versicherungspolice, nach der die Batterie in dem unwahrscheinlichen Fall abgeschaltet wird, dass sogar ein einziger Dendrit in Richtung Kathode wächst", sagt er. Tour.

Interessanterweise hatte die rote Phosphorbatterie keinen Einfluss auf die Gesamtleistung der Batterie. Dies könnte nicht nur dazu beitragen, langlebigere und effizientere Batterien herzustellen, sondern auch den Herstellern helfen, sicherere Batterien herzustellen.


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