Kaliforniýa San-Diýego uniwersitetiniň inersenerleri köp doňup, sowukda we yssy howada gowy ýerine ýetirýän litiý-ion batareýalaryny döretdiler.Gözlegçiler bu görkezijini diňe bir giň temperatura aralygynda köpugurly we ygtybarly däl, eýsem ýokary energiýa anody we katod bilen utgaşýan elektrolit döretmek arkaly amala aşyrdylar.
Temperatura çydamly batareýalar4-nji iýul hepdesinde Milli Ylymlar akademiýasynyň (PNAS) neşirinde çap edilen kagyzda beýan edilýär.
Şeýle batareýalar sowuk howa şertlerinde elektrik ulaglaryna bir zarýad bilen has uzak gitmäge mümkinçilik berip biler;UC San Diego Jacobakobs In Engineeringenerçilik mekdebiniň nanoenergetika professory we gözlegiň uly awtory Çeng Çeniň pikiriçe, ulaglaryň batareýa paketlerini yssy howalarda gyzmazlygy üçin sowadyş ulgamlarynyň zerurlygyny azaldyp bilerler.
“Daşky gurşawyň temperaturasy üç belgä ýetip bilýän we ýollar has gyzýan ýerlerde ýokary temperatura işlemeli.Elektrik ulaglarynda batareýa gaplary adatça poluň aşagyndadyr, bu yssy ýollara ýakyn "diýip, UC San-Diýego Durnukly güýç we energiýa merkeziniň mugallymy Çen düşündirdi.“Şeýle hem, batareýalar işleýiş wagtynda tok işlemezden gyzýar.Eger batareýalar ýokary gyzgynlykda bu gyzgynlyga çydap bilmese, öndürijiligi çalt peseler. "
Synaglarda, konsepsiýa garşy batareýalar degişlilikde -40 we 50 C (-40 we 122 F) energiýa kuwwatynyň 87,5% we 115,9% saklandy.Şeýle hem, bu temperaturalarda degişlilikde 98.2% we 98,7% ýokary Coulombic effektleri bardy, bu batareýalaryň işlemezden ozal has köp zarýad we zarýad siklini geçirip biljekdigini aňladýar.
Çeniň we kärdeşleriniň döreden batareýalary, elektrolitleri sebäpli sowuk we ýylylyga çydamly.Litiý duzy bilen garylan dibutil efiriniň suwuk ergininden ýasalýar.Dibutil efiriniň aýratyn aýratynlygy, molekulalarynyň litiý ionlary bilen gowşak baglanyşmagydyr.Başgaça aýdylanda, elektrolit molekulalary batareýanyň işlemegi bilen litiý ionlaryny aňsatlyk bilen goýberip biler.Gözlegçiler, bu gowşak molekulýar täsir, öňki gözlegde, nol aşaky temperaturalarda batareýanyň işleýşini gowulandyrýandygyny ýüze çykardylar.Mundan başga-da, dibutil efir ýokary temperaturada suwuk bolany üçin ýylylygy aňsatlyk bilen alyp biler (gaýnadýan nokady 141 C ýa-da 286 F).
Lityum-kükürt himiýalaryny durnuklaşdyrmak
Bu elektrolitiň aýratynlygy, litiý metaldan ýasalan anod we kükürtden ýasalan katod bolan zarýad berilýän batareýanyň bir görnüşi bolan litiý-kükürt batareýasy bilen sazlaşykly bolmagydyr.Lityum-kükürt batareýalary indiki nesil batareýa tehnologiýalarynyň möhüm bölegi bolup durýar, sebäbi olar has ýokary energiýa dykyzlygyny we has az çykdajylary wada berýärler.Kilogram üçin häzirki litiý-ion batareýalaryndan iki esse köp energiýa saklap bilerler - bu batareýa paketiniň agramyny artdyrmazdan elektrik ulaglarynyň diapazonyny iki esse köpeldip biler.Şeýle hem, kükürt adaty litiý-ion akkumulýator katodlarynda ulanylýan kobaltdan has köp we çeşmesi az.
Emma litiý-kükürt batareýalarynda kynçylyklar bar.Katod hem, anod hem super reaktiw.Kükürt katodlary şeýle bir reaktiwdir welin, batareýa işleýän wagtynda erär.Bu mesele ýokary temperaturada hasam erbetleşýär.Lityum metal anodlar bolsa batareýanyň böleklerini deşip bilýän we gysga utgaşmagyna sebäp bolup biljek dendritler ýaly iňňe ýaly gurluşlary emele getirýär.Netijede, litiý-kükürt batareýalary diňe onlarça sikle çenli dowam edýär.
Çen: "energyokary energiýa dykyzlygy bolan batareýa isleseňiz, adatça gaty çylşyrymly himiýany ulanmaly bolarsyňyz" -diýdi.“Energyokary energiýa, has köp durnuklylygyň, zaýalanmagy aňladýan has köp reaksiýanyň bolýandygyny aňladýar.Durnukly ýokary energiýa batareýasyny öndürmek gaty kyn mesele - muny giň temperatura aralygynda amala aşyrmak has kyn. ”
UC San Diego topary tarapyndan işlenip düzülen dibutil efir elektrolitleri, hatda ýokary we pes temperaturalarda-da bu meseleleriň öňüni alýar.Synag eden batareýalarynda adaty litiý-kükürt batareýinden has köp welosiped sürmek ömri bardy."Elektrolitimiz ýokary geçirijilik we interfesial durnuklylygy üpjün etmek bilen bir hatarda katodyň we anodyň tarapyny gowulaşdyrmaga kömek edýär" -diýdi Çen.
Topar, şeýle hem, kükürt katodyny polime birikdirip has durnukly bolmagy üçin ineredener etdi.Bu has köp kükürdiň elektrolitlere ermeginiň öňüni alýar.
Indiki ädimler batareýanyň himiýasyny ulaltmagy, has ýokary temperaturada işlemegi optimizirlemegi we aýlaw ömrüni hasam uzaltmagy öz içine alýar.
Kagyz: "Lityum-kükürt batareýalarynyň temperatura çydamly saýlama ölçegleri."Bilelikdäki awtorlar Guorui Saý, Jon Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie inin, Sisen Yuu, Haodong Liu, Tod A. Paskal we Ping Liu, hemmesi San-Diýegodaky UC-de.
Bu iş, NASA-nyň kosmos tehnologiýasy gözleg grantlary maksatnamasy (ECF 80NSSC18K1512), UC San Diego materiallar gözleg ylmy we in Engineeringenerçilik merkezi (MRSEC, DMR-2011924 granty) we Milli edara tarapyndan irki hünär fakultetiniň goldawy bilen goldanyldy. ABŞ-nyň Energetika ministrliginiň ösen batareýa materiallaryny gözleg maksatnamasy arkaly ulag tehnologiýalary (Batareýa500 konsorsiumy, şertnama DE-EE0007764).Bu iş, San-Diýegodaky Nanotehnologiýa infrastrukturasynda (SDNI) bölekleýin ýerine ýetirildi, Milli Ylym Gaznasy (ECCS-1542148 granty) tarapyndan goldanýan Milli Nanotehnologiýa Utgaşdyrylan Infrastrukturanyň agzasy.
Iş wagty: Awgust-10-2022