Injineerada Jaamacadda California ee San Diego ayaa soo saaray baytariyada lithium-ion kuwaas oo si fiican uga shaqeeya qabowga iyo kulaylka kulaylka ah, iyaga oo soo ururinaya tamar badan.Cilmi-baadhayaashu waxay ku guulaysteen guushan iyaga oo horumarinaya elektrolyt ah oo aan ahayn oo kaliya isku dhafan oo adag inta lagu jiro heerkulka ballaaran, laakiin sidoo kale ku habboon anode tamar sare leh iyo cathode.
Beteriyada heerkulka u adkaystawaxaa lagu sifeeyay warqad la daabacay toddobaadka Luulyo 4 ee Talaabada Akademiyada Qaranka ee Sayniska (PNAS).
Baytariyada noocan oo kale ah waxay u oggolaan karaan baabuurta korantada ee cimilada qabow inay aad uga sii socdaan hal mar;waxay sidoo kale hoos u dhigi karaan baahida loo qabo nidaamyada qaboojinta si ay uga ilaaliyaan xirmooyinka baytariga baabuurta si ay u kululaadaan cimilada kulul, ayuu yiri Zheng Chen, oo ah borofisar nanoengineering ah oo ka tirsan UC San Diego Jacobs School of Engineering iyo qoraa sare ee daraasadda.
"Waxaad u baahan tahay hawlgal heerkul sare ah oo lagu sameeyo meelaha heerkulka jawigu uu gaari karo saddex-geesood, wadooyinkuna ay sii kululaanayaan.Baabuurta korantada, xidhmooyinka baytariga ayaa caadi ahaan dhulka hoostiisa ku jira, una dhow waddooyinkan kulul,” ayuu yidhi Chen, oo sidoo kale xubin ka ah kulliyadda UC San Diego Sustainable Power and Energy Center."Sidoo kale, baytariyadu waxay ku kululaadaan kaliya inay socdaan inta lagu jiro hawlgalka.Haddii baytariyadu u dulqaadan waayaan kulaylkan heerkulka sare leh, waxqabadkoodu si dhakhso ah ayuu hoos u dhacayaa."
Tijaabooyin, baytariyada caddaynta-fikradu waxay haysteen 87.5% iyo 115.9% awoodooda tamar ee -40 iyo 50 C (-40 iyo 122 F), siday u kala horreeyaan.Waxay sidoo kale haysteen waxtarka Coulombic sare ee 98.2% iyo 98.7% heerkulkaas, siday u kala horreeyaan, taas oo macnaheedu yahay baytariyadu waxay mari karaan lacag dheeraad ah iyo wareegyo dareere ah ka hor inta aysan joojin shaqada.
Baytariyada Chen iyo asxaabtooda ay horumariyeen labaduba waa qabow iyo kulayl ayaga oo ay ugu mahad celinayaan electrolyte-kooda.Waxay ka samaysan tahay xal dareere ah oo dibutyl ether ah oo lagu qaso milix lithium ah.Sifada gaarka ah ee ku saabsan ether-ka dibutyl waa in unugyadeedu ay si daciif ah ugu xidhmaan ion lithium.Si kale haddii loo dhigo, molecules-ka elektrolytka ayaa si fudud u sii deyn kara ion lithium marka uu batarigu socdo.Isdhexgalka molecular daciifka ah, cilmi-baarayaashu waxay ku ogaadeen daraasad hore, waxay wanaajisaa waxqabadka batteriga heerkulka eber ka hooseeya.Intaa waxaa dheer, etherka dibutyl si fudud ayay u qaadan kartaa kulaylka sababtoo ah waxay ku sii jirtaa dareere heerkul sarreeya (waxay leedahay meel karkaraya 141 C, ama 286 F).
Xasilinta kiimikada lithium-sulfur
Waxa kale oo muhiim ah oo ku saabsan Electrolyt-kani waa in uu la jaan qaadayo baytariyada lithium-sulfur, kaas oo ah nooc ka mid ah baytariga dib loo buuxin karo kaas oo leh anode ka samaysan birta lithium iyo cathode ka samaysan baaruud.Baytariyada Lithium-sulfur waa qayb muhiim ah oo ka mid ah tignoolajiyada batteriga soo socda sababtoo ah waxay ballanqaadayaan cufnaanta tamarta sare iyo kharashyada hoose.Waxay kaydin karaan ilaa laba jeer tamar ka badan kiiloogaraam marka loo eego baytariyada lithium-ion ee maanta - tani waxay labanlaabmi kartaa tirada baabuurta korontada iyada oo aan la kordhin culeyska baakidhka batteriga.Sidoo kale, baaruudku aad ayuu u badan yahay oo dhib yar ayuu ka soo baxaa marka loo eego cobalt-ka loo isticmaalo batariyada caadiga ah ee lithium-ion.
Laakiin waxaa jira dhibaatooyin baytariyada lithium-sulfur.Labada cathode iyo anode labaduba waa fal-celin heer sare ah.Sulfur cathodes aad bay u falceliyaan oo waxay milaan inta lagu jiro hawlgalka baytari.Arrintani waxay ka sii daraysaa heerkulka sare.Iyo anodes-ka birta ah ee lithium waxay u nugul yihiin inay sameeyaan qaabab irbad u eg oo loo yaqaan dendrites kuwaas oo ka daloolin kara qaybo ka mid ah baytariga, taasoo keenta in uu wareego gaaban galo.Natiijo ahaan, baytariyada lithium-sulfur waxay soconayaan ilaa tobanaan wareegyo.
"Haddii aad rabto batari cufnaanta tamarta sare leh, waxaad caadi ahaan u baahan tahay inaad isticmaasho kimistari aad u adag," ayuu yidhi Chen."Tamar sare macnaheedu waa falcelinno badan ayaa dhacaya, taas oo macnaheedu yahay xasillooni yar, hoos u dhac badan.Samaynta baytari tamar sare leh oo deggan lafteedu waa hawl adag - isku dayga in tan lagu sameeyo heerkul ballaadhan ayaa xitaa aad u dhib badan.
Dibutyl ether electrolyte ee ay soo saareen kooxda UC San Diego waxay ka hortagtaa arrimahan, xitaa heerkul sare iyo mid hooseeya.Baytariyada ay tijaabiyeen waxay lahaayeen nolol baaskiil oo aad uga dheer marka loo eego baytariyada litium-sulfur ee caadiga ah."Electrolyte-kayadu waxay gacan ka geysataa hagaajinta labada dhinaca ee cathode iyo dhinaca anode iyada oo la siinayo hab-dhaqan sare iyo xasilloonida wajiga," ayuu yiri Chen.
Kooxdu waxay sidoo kale farsamaysay cathode sulfur si ay u noqoto mid xasiloon iyaga oo ku tallaalaya polymer.Tani waxay ka hortagtaa baaruud badan inay ku milmaan korantada.
Tallaabooyinka xiga waxaa ka mid ah kor u qaadida kiimikada batteriga, ka wanaajinta si ay ugu shaqeyso xitaa heerkul sare iyo kordhinta nolosha wareegga.
Warqad: "Shuruudaha xulashada xalinta ee baytariyada lithium-sulfur heerkulka u adkaysta."Qorayaasha la wadaaga waxaa ka mid ah Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal iyo Ping Liu, dhammaan UC San Diego.
Shaqadan waxaa taageeray deeqda Kulliyada Xirfadda Hore ee NASA ee Barnaamijka Deeqaha Cilmi-baarista Tiknoolajiyada Hawada (ECF 80NSSC18K1512), Ururka Sayniska Qaranka iyada oo loo marayo Xarunta Cilmi-baarista Sayniska iyo Qalabka ee UC San Diego (MRSEC, deeqda DMR-2011924), iyo Xafiiska Teknolojiyadda Gaadiidka ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka iyada oo loo marayo Barnaamijka Cilmi-baarista Qalabka Batteriga Sare (Battery500 Consortium, qandaraas DE-EE0007764).Shaqadan waxaa lagu sameeyay qayb ahaan San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) ee UC San Diego, xubin ka ah Kaabayaasha Isku-dubbaridka Nanotechnology ee Qaranka, kaas oo ay taageerto Aasaaska Sayniska Qaranka (deeq ECCS-1542148).
Waqtiga boostada: Agoosto-10-2022