ແບດເຕີຣີທີ່ບັນຈຸພະລັງງານເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກໄດ້ດີໃນຄວາມເຢັນແລະຄວາມຮ້ອນທີ່ສຸດ

ວິສະວະກອນຂອງມະຫາວິທະຍາໄລຄາລິຟໍເນຍ San Diego ໄດ້ພັດທະນາຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ທີ່ປະຕິບັດໄດ້ດີໃນຄວາມເຢັນເຢັນແລະອຸນຫະພູມທີ່ຮ້ອນແຮງ, ໃນຂະນະທີ່ບັນຈຸພະລັງງານຫຼາຍ.ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ບັນລຸຜົນສໍາເລັດນີ້ໂດຍການພັດທະນາ electrolyte ທີ່ບໍ່ພຽງແຕ່ versatile ແລະເຂັ້ມແຂງໃນທົ່ວລະດັບອຸນຫະພູມກ້ວາງ, ແຕ່ຍັງເຂົ້າກັນໄດ້ກັບ anode ພະລັງງານສູງແລະ cathode.
ຫມໍ້ໄຟທີ່ທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມໄດ້ຖືກອະທິບາຍໄວ້ໃນເອກະສານທີ່ຈັດພີມມາໃນອາທິດຂອງເດືອນກໍລະກົດ 4 ໃນ Proceedings ຂອງສະຖາບັນວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ (PNAS).
ແບດເຕີຣີ້ດັ່ງກ່າວສາມາດອະນຸຍາດໃຫ້ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າໃນສະພາບອາກາດເຢັນສາມາດເດີນທາງໄດ້ໄກໂດຍການສາກໄຟຄັ້ງດຽວ;ພວກເຂົາເຈົ້າຍັງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບລະບົບເຮັດຄວາມເຢັນເພື່ອຮັກສາຊຸດຫມໍ້ໄຟຂອງຍານພາຫະນະຈາກການ overheating ໃນສະພາບອາກາດຮ້ອນ, Zheng Chen, ອາຈານຂອງ nanoengineering ຢູ່ໂຮງຮຽນວິສະວະກໍາ UC San Diego Jacobs ແລະຜູ້ຂຽນອາວຸໂສຂອງການສຶກສາກ່າວວ່າ.
"ທ່ານຕ້ອງການການດໍາເນີນງານອຸນຫະພູມສູງໃນເຂດທີ່ອຸນຫະພູມສະພາບແວດລ້ອມສາມາດບັນລຸຕົວເລກສາມເທົ່າແລະຖະຫນົນຫົນທາງກໍ່ຮ້ອນຂຶ້ນ.ໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ຖົງຫມໍ້ໄຟໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຢູ່ພາຍໃຕ້ພື້ນເຮືອນ, ໃກ້ກັບຖະຫນົນຫົນທາງທີ່ຮ້ອນເຫຼົ່ານີ້,” Chen, ຜູ້ທີ່ເປັນຄະນະວິຊາຂອງສູນພະລັງງານແລະພະລັງງານແບບຍືນຍົງ UC San Diego ກ່າວ."ນອກຈາກນັ້ນ, ຫມໍ້ໄຟທີ່ອົບອຸ່ນຂຶ້ນພຽງແຕ່ຈາກການມີກະແສໄຟຟ້າຜ່ານໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານ.ຖ້າແບດເຕີຣີບໍ່ສາມາດທົນທານຕໍ່ການອົບອຸ່ນນີ້ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ, ປະສິດທິພາບຂອງພວກມັນຈະຫຼຸດລົງຢ່າງໄວວາ."
ໃນການທົດສອບ, ແບດເຕີລີ່ຫຼັກຖານສະແດງໄດ້ຮັກສາ 87.5% ແລະ 115.9% ຂອງຄວາມອາດສາມາດພະລັງງານຂອງເຂົາເຈົ້າຢູ່ທີ່ -40 ແລະ 50 C (-40 ແລະ 122 F), ຕາມລໍາດັບ.ພວກເຂົາຍັງມີປະສິດທິພາບ Coulombic ສູງຂອງ 98.2% ແລະ 98.7% ໃນອຸນຫະພູມເຫຼົ່ານີ້, ຕາມລໍາດັບ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າແບດເຕີລີ່ສາມາດຜ່ານຮອບວຽນການສາກໄຟແລະການປ່ອຍຕົວເພີ່ມເຕີມກ່ອນທີ່ມັນຈະຢຸດເຮັດວຽກ.
ແບດເຕີຣີທີ່ Chen ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານພັດທະນາແມ່ນທັງຄວາມເຢັນແລະທົນທານຕໍ່ຄວາມຮ້ອນຍ້ອນ electrolyte ຂອງມັນ.ມັນເຮັດດ້ວຍການແກ້ໄຂຂອງແຫຼວຂອງ dibutyl ether ປະສົມກັບເກືອ lithium.ລັກສະນະພິເສດກ່ຽວກັບ dibutyl ether ແມ່ນວ່າໂມເລກຸນຂອງມັນຜູກມັດກັບ lithium ion ອ່ອນໆ.ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ໂມເລກຸນ electrolyte ສາມາດປ່ອຍອອກຈາກ lithium ions ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍໃນຂະນະທີ່ຫມໍ້ໄຟແລ່ນ.ປະຕິສໍາພັນໂມເລກຸນທີ່ອ່ອນແອນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຄົ້ນພົບໃນການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟໃນອຸນຫະພູມຍ່ອຍສູນ.ນອກຈາກນັ້ນ, dibutyl ether ສາມາດເອົາຄວາມຮ້ອນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍເນື່ອງຈາກວ່າມັນຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ (ມັນມີຈຸດຕົ້ມຂອງ 141 C, ຫຼື 286 F).
ຮັກສາສະຖຽນລະພາບທາງເຄມີຂອງ lithium-sulfur
ສິ່ງທີ່ພິເສດຂອງ electrolyte ນີ້ແມ່ນວ່າມັນເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur, ເຊິ່ງເປັນປະເພດຂອງຫມໍ້ໄຟ rechargeable ທີ່ມີ anode ທີ່ເຮັດດ້ວຍໂລຫະ lithium ແລະ cathode ທີ່ເຮັດດ້ວຍ sulfur.ແບດເຕີຣີ້ Lithium-sulfur ແມ່ນສ່ວນຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງເຕັກໂນໂລຊີຫມໍ້ໄຟຮຸ່ນຕໍ່ໄປເພາະວ່າພວກເຂົາສັນຍາວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ.ພວກເຂົາສາມາດເກັບພະລັງງານໄດ້ເຖິງສອງເທົ່າຕໍ່ກິໂລກຣາມຫຼາຍກ່ວາຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ໃນທຸກມື້ນີ້, ນີ້ສາມາດເພີ່ມລະດັບຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າສອງເທົ່າໂດຍບໍ່ມີການເພີ່ມນ້ໍາຫນັກຂອງຊຸດຫມໍ້ໄຟ.ນອກຈາກນີ້, ຊູນຟູຣິກແມ່ນອຸດົມສົມບູນແລະມີບັນຫາຫນ້ອຍຕໍ່ກັບແຫຼ່ງກ່ວາ cobalt ທີ່ໃຊ້ໃນ cathodes ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ແບບດັ້ງເດີມ.
ແຕ່ມີບັນຫາກັບຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur.ທັງ cathode ແລະ anode ແມ່ນ reactive super.cathodes ຊູນຟູຣິກແມ່ນ reactive ຫຼາຍດັ່ງນັ້ນພວກມັນລະລາຍໃນລະຫວ່າງການດໍາເນີນງານຫມໍ້ໄຟ.ບັນຫານີ້ຮ້າຍແຮງຂຶ້ນໃນອຸນຫະພູມສູງ.ແລະ anodes ໂລຫະ lithium ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປະກອບເປັນໂຄງສ້າງຄ້າຍຄືເຂັມເອີ້ນວ່າ dendrites ທີ່ສາມາດເຈາະພາກສ່ວນຂອງຫມໍ້ໄຟ, ເຮັດໃຫ້ມັນວົງຈອນສັ້ນ.ດັ່ງນັ້ນ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ພຽງແຕ່ໃຊ້ເວລາເຖິງສິບຮອບ.
ທ່ານ Chen ກ່າວວ່າ "ຖ້າທ່ານຕ້ອງການແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວທ່ານຕ້ອງໃຊ້ເຄມີທີ່ຮຸນແຮງ, ສັບສົນຫຼາຍ,"."ພະລັງງານສູງຫມາຍຄວາມວ່າມີປະຕິກິລິຍາຫຼາຍຂື້ນ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າຄວາມຫມັ້ນຄົງຫນ້ອຍ, ການເຊື່ອມໂຊມຫຼາຍ.ການສ້າງແບດເຕີຣີທີ່ມີພະລັງງານສູງທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງແມ່ນເປັນວຽກທີ່ຍາກໃນຕົວມັນເອງ - ການພະຍາຍາມເຮັດສິ່ງນີ້ໂດຍຜ່ານລະດັບອຸນຫະພູມທີ່ກວ້າງແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍກວ່າເກົ່າ.”
dibutyl ether electrolyte ທີ່ພັດທະນາໂດຍທີມງານ UC San Diego ປ້ອງກັນບັນຫາເຫຼົ່ານີ້, ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງແລະຕ່ໍາ.ແບດເຕີຣີທີ່ພວກເຂົາທົດສອບມີຊີວິດການຂັບຂີ່ທີ່ຍາວນານກວ່າຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ທົ່ວໄປ."ເອເລັກໂຕຣນິກຂອງພວກເຮົາຊ່ວຍປັບປຸງທັງດ້ານ cathode ແລະດ້ານ anode ໃນຂະນະທີ່ສະຫນອງການນໍາຕົວສູງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ interfacial," Chen ເວົ້າ.
ທີມງານຍັງໄດ້ເຮັດວິສະວະກໍາ cathode ຊູນຟູຣິກໃຫ້ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງຫຼາຍໂດຍການຕິດມັນກັບໂພລີເມີ.ນີ້ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຊູນຟູຣິກຫຼາຍຈາກການລະລາຍເຂົ້າໄປໃນ electrolyte.
ຂັ້ນ​ຕອນ​ຕໍ່​ໄປ​ລວມ​ເຖິງ​ການ​ປັບ​ຂະ​ຫນາດ​ເຄ​ມີ​ຂອງ​ຫມໍ້​ໄຟ​, ການ​ປັບ​ໃຫ້​ມັນ​ເຮັດ​ວຽກ​ຢູ່​ໃນ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ທີ່​ສູງ​ຂຶ້ນ​ແລະ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຊີ​ວິດ​ຂອງ​ວົງ​ຈອນ​ຕື່ມ​ອີກ​.
ເຈ້ຍ: "ເງື່ອນໄຂການຄັດເລືອກຕົວລະລາຍສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ທີ່ທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມ."ຜູ້ຂຽນຮ່ວມປະກອບມີ Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal ແລະ Ping Liu, ທັງຫມົດຢູ່ທີ່ UC San Diego.
ວຽກງານນີ້ໄດ້ຮັບການສະຫນັບສະຫນູນຈາກການຊ່ວຍເຫຼືອລ້າຂອງຄະນະວິຊາອາຊີບ Early Career ຈາກ NASA's Space Technology Research Grants Program (ECF 80NSSC18K1512), ມູນນິທິວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດໂດຍຜ່ານສູນວິທະຍາສາດ ແລະວິສະວະກໍາວັດສະດຸ UC San Diego (MRSEC, ມອບໃຫ້ DMR-2011924), ແລະຫ້ອງການຂອງ ເຕັກໂນໂລຢີຍານພາຫະນະຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດໂດຍຜ່ານໂຄງການຄົ້ນຄ້ວາວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟຂັ້ນສູງ (Battery500 Consortium, ສັນຍາ DE-EE0007764).ວຽກງານນີ້ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຢູ່ໃນໂຄງສ້າງພື້ນຖານທາງດ້ານວິທະຍາສາດຂອງ San Diego Nanotechnology (SDNI) ທີ່ UC San Diego, ສະມາຊິກຂອງໂຄງສ້າງພື້ນຖານການປະສານງານ Nanotechnology ແຫ່ງຊາດ, ເຊິ່ງໄດ້ຮັບການສະຫນັບສະຫນູນຈາກມູນນິທິວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ (ໃຫ້ ECCS-1542148).