News in English





160*600

Новости сегодня на DirectAdvert

Новости сегодня от Adwile

Актуальные новости сегодня от ValueImpression.com


Опубликовать свою новость бесплатно - сейчас


<
>

MTU engineers examine lithium battery defects

Houghton MI (SPX) Jan 27, 2020 - Historically, as in decades ago, rechargeable lithium metal batteries were dangerous. These batteries were quickly abandoned in favor of Li-ion batteries which contain no metallic lithium and are now widely used. In efforts to continue to drive energy density up and costs down, we are again exploring how to efficiently and safely use lithium metal in batteries. Solid state batteries, free of flammable liquids, may be the solution. However, progress has been slowed because lithium metal still finds a way to short circuit the battery and limit cycle life.

Solid-state lithium batteries are the Holy Grail of energy storage. With potential impacts on everything from personal mobile devices to industrial renewable energy, the difficulties are worth overcoming. The goal: Build a safe and long lived lithium battery. The challenge: Use a solid-state electrolyte and stop short circuiting from the formation and growth of lithium dendrites.

In a new invited feature paper published in the Journal of Materials Research, materials engineers from Michigan Technological University weigh in on the problem. Their take is an unusual one. They focus on the unique mechanics of lithium at dimensions that are a fraction of the diameter of the hair on your head - much smaller scales than most others consider.

"People think of lithium as being soft as butter, so how can it possibly have the strength to penetrate through a ceramic solid electrolyte separator?" asked Erik Herbert, assistant professor of materials science and engineering at Michigan Tech and one of the study's leads.

He says the answer is not intuitive - smaller is stronger. Tiny physical defects like micro cracks, pores or surface roughness inevitably exist at the interface between a lithium anode and a solid electrolyte separator. Zooming in on the mechanics of lithium metal at length scales commensurate with those tiny interface defects, it turns out that lithium is much stronger than it is at macroscopic or bulk length scales.

"Lithium doesn't like stress any more than you or I like stress, so it's just trying to figure out how to make the pressure go away," Herbert said. "What we're saying is that at small length scales, where the lithium is not likely to have access to the normal mechanism it would use alleviate pressure, it has to rely on other, less efficient methods to relieve the stress."

In every crystalline metal like lithium, atomic level defects called dislocations are needed to relieve significant amounts of stress. At macroscopic or bulk length scales, dislocations get rid of stress efficiently because they allow adjacent planes of atoms to easily slide past one another like a deck of cards.

However, at small length scales and high temperatures relative to the metal's melting point, the chance of finding dislocations within the stressed volume is very low. Under these conditions, the metal has to find another way to relieve the pressure.

For lithium, that means switching to diffusion. The stress pushes lithium atoms away from the stressed volume - akin to being carried away on an atomic airport walkway. Compared to dislocation motion, diffusion is very inefficient. That means at small length scales, where diffusion controls stress relief rather than dislocation motion, lithium can support more than 100 times more stress or pressure than it can at macroscopic length scales.

Catastrophic problems may occur in what Herbert and his co-lead, MTU professor Stephen Hackney, call the defect danger zone. The zone is a window of physical defect dimensions defined by the stress relief competition between diffusion and dislocation motion.

The worst-case scenario is a physical interface defect (a micro crack, pore or surface roughness) that is too big for efficient stress relief by diffusion but too small to enable stress relief by dislocation motion. In this reverse Goldilocks problem, high stresses within the lithium can cause the solid electrolyte and the whole battery to catastrophically fail. Interestingly, the danger zone size is the same size as the observed lithium dendrites.

"The very thin solid-state electrolytes and high current densities required to provide the battery power and short charging times expected by consumers are conditions that favor lithium dendrite failure, so the dendrite problem must be solved for the technology to progress," Hackney said. "But to make the solid-state technology viable, the power capability and cycle life limitations must be addressed. Of course, the first step in solving the problem is to understand the root cause, which is what we are trying to do with this current work."

Hackney points out that the smaller is stronger concept is not new. Materials engineers have studied length scale effect on mechanical behavior since the 1950s, though it has not been widely used in considering the lithium dendrite and solid electrolyte problem.

"We think this 'smaller is stronger' paradigm is directly applicable to the observed lithium dendrite size, and is confirmed by our experiments on very clean, thick Li films at strain rates relevant to the initiation of the dendrite instability during charging," Hackney said.

To rigorously examine their hypothesis, Herbert and Hackney perform nanoindentation experiments in high purity lithium films that are produced by a top battery researcher, Nancy Dudney of the Oak Ridge National Laboratory.

"The bulk properties of lithium metal are well characterized, but this may not be relevant at the scale of defects and inhomogeneous current distributions likely acting in very thin solid state batteries," Dudney said. "The model presented in this paper is the first to map conditions where the much stronger lithium will impact cyclelife performance. This will guide future investigation of solid electrolytes and battery designs."

Among the team's next steps, they plan to examine the effects of temperature and electrochemical cycling on the mechanical behavior of lithium at small length scales. This will help them better understand real-world conditions and strategies to make next-generation batteries immune to the formation and growth of lithium dendrites.

Research paper

Читайте на 123ru.net

Другие проекты от 123ru.net



Архангельск

В пропавшем в Архангельской области вертолете находился депутат Сметанин



Мир

Домодедово раскрыл 20 лучших маршрутов для отдыха в бархатный сезон






Новости 24 часа

В Москве ежегодно состоялся юбилейный, всероссийский, патриотический гала-концерт «Проза и поэзия» «Россия - семья семей»



Game News

Кровь, кишки и всё такое в трейлере новых добиваний для Mortal Kombat 1



Москва

«Место под солнцем!» – новый сезон



News Every Day

Elle King shares major life update after opening up about 'toxic' relationship with dad Rob Schneider



Блоги

В Москве ежегодно состоялся юбилейный, всероссийский, патриотический гала-концерт «Проза и поэзия» «Россия - семья семей»



Москва

МЕБЕЛЬНАЯ ФАБРИКА «МАРИЯ» ОТКРЫЛА ПЕРВУЮ СТУДИЮ В ВОЛОГДЕ



Карди Би

«Скажи правду!»: бывший муж Карди Би обвинил ее в измене во время беременности



Москва

Осенний сезон стендапов открыт в нижегородском ЦУМе



WTA

Рахимова обыграла Биррелл и вышла во второй круг WTA 1000 в Пекине



Москва

В Москве ежегодно состоялся юбилейный, всероссийский, патриотический гала-концерт «Проза и поэзия» «Россия - семья семей»



Сергей Лавров

Лавров заявил о превращении союза США и Южной Кореи в тройственный блок с Японией



Симферополь

Прогноз погоды в Крыму на 26 сентября



Москва

Можно ли перевестись из одной автошколы в другую в процессе обучения?



Москва

«В ближайшие регионы»: Собянин анонсировал продление МЦД до четырёх областей



Москва

Подведены итоги конкурса «Мы верим твердо в героев спорта»



Другие популярные новости дня сегодня


123ru.net — быстрее, чем Я..., самые свежие и актуальные новости Вашего города — каждый день, каждый час с ежеминутным обновлением! Мгновенная публикация на языке оригинала, без модерации и без купюр в разделе Пользователи сайта 123ru.net.

Как добавить свои новости в наши трансляции? Очень просто. Достаточно отправить заявку на наш электронный адрес mail@29ru.net с указанием адреса Вашей ленты новостей в формате RSS или подать заявку на включение Вашего сайта в наш каталог через форму. После модерации заявки в течении 24 часов Ваша лента новостей начнёт транслироваться в разделе Вашего города. Все новости в нашей ленте новостей отсортированы поминутно по времени публикации, которое указано напротив каждой новости справа также как и прямая ссылка на источник информации. Если у Вас есть интересные фото Вашего города или других населённых пунктов Вашего региона мы также готовы опубликовать их в разделе Вашего города в нашем каталоге региональных сайтов, который на сегодняшний день является самым большим региональным ресурсом, охватывающим все города не только России и Украины, но ещё и Белоруссии и Абхазии. Прислать фото можно здесь. Оперативно разместить свою новость в Вашем городе можно самостоятельно через форму.



Новости 24/7 Все города России




Загрузка...


Топ 10 новостей последнего часа






Персональные новости

123ru.net — ежедневник главных новостей Вашего города и Вашего региона. 123ru.net - новости в деталях, свежий, незамыленный образ событий дня, аналитика минувших событий, прогнозы на будущее и непредвзятый взгляд на настоящее, как всегда, оперативно, честно, без купюр и цензуры каждый час, семь дней в неделю, 24 часа в сутки. Ещё больше местных городских новостей Вашего города — на порталах News-Life.pro и News24.pro. Полная лента региональных новостей на этот час — здесь. Самые свежие и популярные публикации событий в России и в мире сегодня - в ТОП-100 и на сайте Russia24.pro. С 2017 года проект 123ru.net стал мультиязычным и расширил свою аудиторию в мировом пространстве. Теперь нас читает не только русскоязычная аудитория и жители бывшего СССР, но и весь современный мир. 123ru.net - мир новостей без границ и цензуры в режиме реального времени. Каждую минуту - 123 самые горячие новости из городов и регионов. С нами Вы никогда не пропустите главное. А самым главным во все века остаётся "время" - наше и Ваше (у каждого - оно своё). Время - бесценно! Берегите и цените время. Здесь и сейчас — знакомства на 123ru.net. . Разместить свою новость локально в любом городе (и даже, на любом языке мира) можно ежесекундно (совершенно бесплатно) с мгновенной публикацией (без цензуры и модерации) самостоятельно - здесь.



Загрузка...

Загрузка...

Экология в России и мире
Москва

Москва подготовила аналитическое исследование «Климатическая повестка городов России»





Путин в России и мире
Москва

Путин объявил о создании независимого платёжного инструмента БРИКС


Лукашенко в Беларуси и мире
Минск

Александр Лукашенко анонсировал название для 2025 года и всей пятилетки, у студентов было другое предложение




123ru.netмеждународная интерактивная информационная сеть (ежеминутные новости с ежедневным интелектуальным архивом). Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net.

Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам объективный срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть — онлайн (с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии).

123ru.net — живые новости в прямом эфире!

В любую минуту Вы можете добавить свою новость мгновенно — здесь.





Зеленский в Украине и мире
Киев

Байден анонсировал поставку Киеву дальнобойных ракет


Навальный в России и мире


Здоровье в России и мире


Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России






Загрузка...

Загрузка...



Сергей Рахманинов

В Тамбове пройдут конные бега под музыку Рахманинова



Москва

Компания Alpica приняла участие в строительстве новой станции метро «Потапово»

Друзья 123ru.net


Информационные партнёры 123ru.net



Спонсоры 123ru.net