Lityummetal anodlar gaty ýokary teoretiki aýratyn kuwwata (3860 mA · bg) we iň pes elektrohimiýa potensialyna (- 3.040 V (SHE garşy)) eýe bolup, köp elektrod materiallarynyň arasynda "mukaddes çukur" elektrody hasaplanýar. Lityum metal batareýalaryna litiý {{5} ul kükürt we litiý - kislorod batareýalary girýär. Lityum {{9} ulf kükürt batareýalarynyň energiýa dykyzlygy takmynan 2600 W · h / kg, litiý - kislorod batareýalarynyň takmynan 3500 W · sag / kg energiýa dykyzlygy, adaty litiý {{15} ion ion batareýalaryndan takmynan 7 we 10 esse köp. Şonuň üçin litiý metal batareýalary iň geljegi uly energiýa saklaýyş ulgamlarynyň biri we geljekki nesil batareýa ulgamlary üçin iň ýokary kandidat hasaplanýar. Şeýle-de bolsa, litiý dendrit meselesi sebäpli irki litiý metal batareýalary diňe belli bir ýöriteleşdirilen ýerlerde ulanylyp bilner we täjirleşdirilmegi gijikdirilipdir.
Gaýtadan zarýad berilýän litiý metal batareýalary 1970-nji ýyllarda oýlanyp tapyldy we sagatlarda, kalkulýatorlarda we beýleki elektron enjamlarynda giňden ulanyldy.
Lityum metal batareýalary elektrik enjamlarynda we göçme lukmançylyk enjamlarynda giňden ulanylýar. Şeýle-de bolsa, litiý metaldaky käbir kemçilikler sebäpli olaryň täjirleşdirilmegi päsgelçilik döretdi. Döwürleýin tablisanyň 1-nji toparynyň agzasy hökmünde litiý atomlarynyň daşky gabygynda diňe bir elektron bar, bu elektrony aňsatlyk bilen ýitirenlerinde himiki taýdan reaktiw bolýar. Organiki elektrolitler bilen gatnaşyga girenlerinde, litiý metal onuň üstünde gaty elektrolit interfeýsi (SEI) atly film döredýär. Bu filmiň esasy wezipesi, litiýiň mundan beýläk poslamagynyň öňüni alyp, litiý metalyny elektrolitden izolirlemekdir. Şeýle-de bolsa, zarýad berlende we zarýad berlende litiý metalyň ep-esli üýtgemegi sebäpli SEI filmi ýygy-ýygydan ýarylýar. Exposedüze çykarylan täze litiý metal üstü elektrolit bilen täze reaksiýa döredip, täze SEI filmini emele getirýär. Bu amal diňe bir çatryklardaky litiý dendritleriň ösmegine kömek etmän, batareýanyň içindäki bölüjä hem girip, gysga utgaşma döredip biler. Gysga utgaşma ýüze çykanda, batareýanyň içinde köp mukdarda ýylylyk emele gelýär, bu aşa köp ýagdaýlarda ýanmaga ýa-da partlamaga sebäp bolup biler, bu litiý metal batareýalarynyň howpsuzlygyna we bazaryna çynlakaý täsir eder. Mundan başga-da, litiý dendritleriniň sanynyň köpelmegi bilen, otrisatel elektrodyň elektrolit bilen aragatnaşygy üçin has köp mümkinçilik döredýär we şeýlelik bilen gapdal reaksiýalaryň tizligini çaltlaşdyrýar. Bu yzyna gaýtaryp bolmajak prosesler, batareýanyň energiýa dykyzlygyny we koulombiki netijeliligini peseldip, elektrod materiallaryny we elektrolitleri sarp edýär. Uzak wagtlap ulanylandan soň, köp sanly litiý dendritleri täze döredilen SEI filminde saklanýar, adaty elektrokimiki reaksiýalara gatnaşyp bilmeýär; şol bir wagtyň özünde substratyň golaýyndaky litiý dendritleri çalt dargap, "öli" litiýiň döremegine sebäp bolýar, ýagny litiniň bu bölegi elektrohimiki taýdan hereketsiz bolýar we batareýanyň umumy işleýşini ep-esli gowşadýar. Soňky 40 ýylda litiý dendrit emele getiriş mehanizmlerini öwrenmekde we simulýasiýa etmekde möhüm ösüşler gazanyldy.
Dendritiň ösüşini basyp ýatyrmak üçin iň ýaýran strategiýalaryň biri, elektrolit düzümini sazlamak we belli bir maddalar goşmak bilen litiý metal üstündäki gaty elektrolit interfeýsiniň (SEI) gatlagynyň durnuklylygyny we yzygiderliligini ýokarlandyrmakdyr. Şeýle-de bolsa, litiý metal organiki goşundylarda termodinamiki taýdan durnuksyz bolany üçin, suwuk elektrolit gurşawynda onuň üstünde täsirli passiwasiýa gatlagyny emele getirmek gaty kyn. SEI gatlagyny optimizirlemekden başga-da, ýokary mehaniki güýji bolan polimerleri ýa-da gaty barýer gatlaklaryny girizmek, dendritiň bölüjä girmeginiň öňüni almagyň täsirli serişdesi bolup biler. Bu usullar, SEI gatlagynyň ýa-da aýyryjynyň mehaniki aýratynlyklaryny gowulandyryp, bölüjä litiý dendrit zeper ýetmeginiň öňüni almagy maksat edinýär, ýöne dendrit emele gelmek meselesini düýbünden ýok etmeýär. Bu kynçylygy doly ýeňip geçmek üçin entek birnäçe wagt galsa-da, litiý metal anod - esasly batareýa önümleri entek bazarda giňden elýeterli bolmasa-da, gözlegçiler amaly goşundylaryň mümkinçiligini görkezip, litiý metaldan ýasalan akkumulýator dizaýnlaryny teoretiki taýdan teklip etdiler. Bularyň arasynda katod materialy hökmünde kükürdi ulanýan litiý - kükürt batareýalary we katodyň işjeň materialy hökmünde kislorody ulanýan litiý - kislorod batareýalary özboluşly artykmaçlyklary sebäpli ep-esli ünsi çekdi we ähli - öýjük ulgamlary üçin ýokary derejede perspektiwaly hasaplanýar. Lityum {{10} ulf kükürt batareýalary aşa ýokary energiýa dykyzlygyna (takmynan 2600 W · kg) eýe we indiki - nesil batareýa energiýa saklaýyş ulgamlaryna geljegi uly dalaşgärler hökmünde ykrar edilýär. Has möhümi, elementar kükürt tebigatda köp we ekologiýa taýdan arassa, litiý {{14} ulf kükürt batareýalarynyň artykmaçlyklaryny hasam açyk görkezýär. Şonuň üçin litiý {{16} ulf kükürt batareýalary soňky ýyllarda bütin dünýäde ünsi çekdi.
Lityum {{0} ul kükürt batareýalarynyň zarýad berilmegi we zyňylmagy netijesinde emele gelen polisulfid araçylary elektrolitde we gatnawda negatiw elektroda erär. Şonuň üçin litiý dendritleriň basylmagy polisulfid araçylarynyň gatnaşmagynda has çylşyrymlaşýar, esasanam kükürt katod ýüklenende. Polisulfidler SEI filmine aralaşyp, üstki gatlagyň aşagyndaky täze litiý metalyny poslap, kuwwatyň ýitmegine sebäp bolup biler. Şonuň üçin polisulfid gatnawynyň öňüni almak diňe bir litiý {{4} ulf kükürt batareýasynyň işleýşi wagtynda katodyň kuwwatyny ýokarlandyrmak üçin däl, eýsem SEI filminiň durnuklylygy we dendrit - mugt negatiw elektrod almak üçin hem zerurdyr. Üznüksiz tagallalar arkaly pozitiw çäklendiriji domen we adsorbsiýa, elektrolit modifikasiýasy we bölüji dizaýn ýaly köp usul döredildi. Şeýle-de bolsa, bu usullar litiý metal anodyň dendrit ösüşini gönüden-göni basyp almazdan, polisulfid gatnawyny basyp, kükürt katodynyň ulanylyş tizligini ýokarlandyrmaga has köp üns berýän ýaly. Lityum {{9} ulf kükürt batareýalarynyň öndürijiligi litiý metal anodyň goragyna baglydyr. Dendritiň ösüşini basmagyň dürli usullarynyň sinergistik täsiri litiý {{11} ulf kükürt batareýalarynyň amaly ulanylyşyny çaltlaşdyryp biler.
Lityum - kislorod batareýalary howadan kislorody polo positiveitel elektrod hökmünde ulanýan batareýanyň bir görnüşidir; käwagt litiý - howa batareýalary diýilýär. Lityum - kislorod batareýalarynyň teoretiki energiýa dykyzlygy 3500 Wh / kg, täjirçilik litiý {{5} ion ion batareýalaryndan has ýokary. Şonuň üçin litiý - kislorod batareýalary, bütin dünýäde ünsi özüne çekýän we indiki - nesil energiýa saklaýyş ulgamlarynda güýçli bäsdeş hasaplanýan energiýa saklamak pudagynda öwrülişikli öňe gidişlige öwrüldi.
Polisulfid araçylaryna meňzeşlikde, polo positiveitel elektroddan litiý metal- kislorod batareýalary bilen birleşýän kislorod haç - kislorod batareýalary litiý metal ýüzüniň kem-kemden zaýalanmagyna, zarýad berlende elektrolitleriň dargamagyna we LiOH we LiCO3 emele gelmegine sebäp bolup biler. Şonuň üçin kislorod haç {{4} ing baglanyşygyny basyp ýatyrmak üçin birnäçe strategiýa işlenip düzüldi. Pozitiw elektrod meselesinden başga-da, dendritiň ösmegi we passiw filmiň zaýalanmagy netijesinde dörän litiý tükenmegi, litiý metal - kislorod batareýalarynda litiý metalyň ulanylmagyna uly päsgelçilik döredýär. Lityum dendritiň ösüşini basyp ýatyrmak üçin ýokarda agzalan strategiýalar litiý {{8} og kislorod batareýalaryna hem degişlidir. Elektrolit goşundylary, bölüji modifikasiýa we negatiw elektrod dizaýny arkaly litiý batareýalarynyň işleýşi ep-esli gowulaşyp biler.