リチウム-イオン電池のアノード-でのデンドライトの蓄積を排除するための鍵は、電池内部の自己加熱効果を利用します-

リチウム-イオン電池のアノード-でのデンドライトの蓄積を排除するための鍵は、電池内部の自己加熱効果を利用します-

充電式リチウム-イオン電池は、家電製品で使用される主な電池であり、電気自動車やグリッドエネルギー貯蔵アプリケーションでますます選択される電池になりつつあります。 正極（陰極）は金属酸化物リチウム、負極（陽極）は黒鉛です。 しかし、科学者たちはより高いエネルギー密度のリチウム金属電池をあきらめず、より強力なリチウム金属電池への道を絶え間なく模索しています。

Researchers at the Rensselaer Polytechnic Institute have now found a way to use the thermal energy inside the battery to diffuse dendrites into a smooth layer, or as study leader Nikhil Koratkar, a professor in the Department of Materials Science and Engineering, says, dendrites can "Repair in place" through the self-heating effect of the battery, the paper was published in the journal "Science".

バッテリーは基本的にカソード、アノード、電解質、セパレーターで構成されています。 セパレーターは2つの電極の間に配置されており、バッテリーが互いに接触して短絡するのを防ぎます-。 さらに、電解質で満たされたセパレーターの細孔は、電極間を往復するイオン（荷電原子）です。 チャネル、セパレーターによって吸収される電解質が多いほど、イオン伝導度は高くなります。

バッテリーが放電すると、アノード上の正に帯電したリチウムイオンがカソードに移動して電気を生成します。 バッテリーが充電されると、リチウムイオンはカソードからアノードに戻り、リチウム金属をアノードとして持つバッテリーは、充電と放電のプロセスが繰り返される間、リチウム金属がアノードになる傾向があります。 不均一に堆積してデンドライトを形成すると、これらのトリッキーな堆積物が最終的にセパレーターを貫通してカソードに到達し、セルを短絡させて爆発火災の危険をもたらす可能性があります。

リチウムデンドライトの問題を回避するアノードとしてグラファイトを使用することは、現時点で最良のバッテリーオプションですが、間もなく、ストレージ容量のニーズに対応できなくなる可能性があります。

To make lithium metal batteries thrive, the researchers' proposed solution is to use the battery's internal resistive heating to eliminate dendrite buildup. Resistive heating (also known as Joule heating) is a process in which a metallic material resists an electric current and thus generates heat. This "self-heating" effect can occur through the process of charging and discharging.

Therefore, the researchers enhanced the self-heating effect by increasing the current density (charge-discharge rate) of the battery, and found that this process can allow the dendrites to diffuse evenly and smoothly to achieve a "healing" effect. The same results were also obtained in the lithium-sulfur battery experiment. Therefore, when the battery is not in use, the "self-healing" effect of the battery can be achieved by charging and discharging at a high rate for several cycles.

研究は有望に聞こえます。 過給充電は、バッテリーを活性化し、樹状突起によって引き起こされる短絡を防ぎ、バッテリーがより安全でエネルギー密度が高いことを保証しますが、これはバッテリーが急速に減衰するのを防ぎますか？ たぶん、チームはさらなる調査を必要としています。