די ענערגיע-פּאַקט באַטעריז אַרבעט געזונט אין עקסטרעם קעלט און היץ

ענדזשאַנירז אין די אוניווערסיטעט פון קאַליפאָרניאַ סאַן דיעגאָ האָבן דעוועלאָפּעד ליטהיום-יאָן באַטעריז וואָס דורכפירן געזונט אין ייַז קאַלט קאַלט און סקאָרטשינג הייס טעמפּעראַטורעס, בשעת פּאַקינג אַ פּלאַץ פון ענערגיע.די ריסערטשערז האָבן דורכגעקאָכט דעם פיט דורך דעוועלאָפּינג אַן עלעקטראָליטע וואָס איז ניט בלויז ווערסאַטאַל און געזונט איבער אַ ברייט טעמפּעראַטור קייט, אָבער אויך קאַמפּאַטאַבאַל מיט אַ הויך ענערגיע אַנאָוד און קאַטאָוד.
די טעמפּעראַטור-ריזיליאַנט באַטעריזזענען דיסקרייבד אין אַ צייטונג ארויס די וואָך פון יולי 4 אין פּראָסעעדינגס פון די נאַשאַנאַל אַקאַדעמי פון ססיענסעס (PNAS).
אַזאַ באַטעריז קען לאָזן עלעקטריש וועהיקלעס אין קאַלט קליימיץ צו אַרומפאָרן ווייַטער אויף אַ איין אָפּצאָל;זיי קען אויך רעדוצירן די נויט פֿאַר קאָאָלינג סיסטעמען צו האַלטן די באַטאַרייע פּאַקס פון די וועהיקלעס פון אָוווערכיטינג אין הייס קליימיץ, האט געזאגט זשענג טשען, אַ פּראָפעסאָר פון נאַנאָ ינזשעניעריע אין די UC סאַן דיעגאָ דזשאַקאָבס שולע פון ​​אינזשעניריע און עלטער מחבר פון דעם לערנען.
"איר דאַרפֿן הויך טעמפּעראַטור אָפּעראַציע אין געביטן ווו די אַמביאַנט טעמפּעראַטור קענען דערגרייכן די דרייַיק דידזשאַץ און די ראָודז ווערן אפילו הייס.אין עלעקטריק וועהיקלעס, די באַטאַרייע פּאַקס זענען טיפּיקלי אונטער די שטאָק, נאָענט צו די הייס ראָודז, "דערקלערט טשען, וואָס איז אויך אַ פיייקייַט מיטגליד פון די UC סאַן דיעגאָ סאַסטיינאַבאַל מאַכט און ענערגיע צענטער."אויך, באַטעריז וואַרעמען זיך נאָר פון אַ קראַנט לויפן בעשאַס אָפּעראַציע.אויב די באַטעריז קענען נישט דערלאָזן דעם וואָרמאַפּ ביי הויך טעמפּעראַטור, זייער פאָרשטעלונג וועט געשווינד דיגרייד.
אין טעסץ, די דערווייַז-פון-באַגריף באַטעריז ריטיינד 87.5% און 115.9% פון זייער ענערגיע קאַפּאַציטעט ביי -40 און 50 C (-40 און 122 F), ריספּעקטיוולי.זיי אויך האָבן הויך קאָולאָמביק יפעקטיוונאַס פון 98.2% און 98.7% ריספּעקטיוולי ביי די טעמפּעראַטורעס, וואָס מיטל אַז די באַטעריז קענען אַנדערגאָו מער אָפּצאָל און אָפּזאָגן סייקאַלז איידער זיי האַלטן ארבעטן.
די באַטעריז וואָס Chen און חברים האָבן דעוועלאָפּעד זענען ביידע קאַלט און היץ טאָלעראַנט דאַנק צו זייער עלעקטראָליטע.עס איז געמאכט פון אַ פליסיק לייזונג פון דיבוטיל יטער געמישט מיט אַ ליטהיום זאַלץ.א ספּעציעל שטריך וועגן דיבוטיל יטער איז אַז זייַן מאַלאַקיולז בינדן שוואַך צו ליטהיום ייאַנז.אין אנדערע ווערטער, די עלעקטראָליטע מאַלאַקיולז קענען לייכט לאָזן גיין פון ליטהיום ייאַנז ווען די באַטאַרייע לויפט.דעם שוואַך מאָלעקולאַר ינטעראַקשאַן, די ריסערטשערז האָבן דיסקאַווערד אין אַ פריערדיקן לערנען, ימפּרוווז באַטאַרייע פאָרשטעלונג ביי סאַב-נול טעמפּעראַטורעס.פּלוס, דיבוטיל יטער קענען לייכט נעמען די היץ ווייַל עס סטייז פליסיק אין הויך טעמפּעראַטורעס (עס האט אַ בוילינג פונט פון 141 C אָדער 286 F).
סטאַביליזינג ליטהיום-שוועבל כעמיע
וואָס איז אויך ספּעציעל מיט דעם עלעקטראָליטע איז אַז עס איז קאַמפּאַטאַבאַל מיט אַ ליטהיום-שוועבל באַטאַרייע, וואָס איז אַ טיפּ פון קריקאָנלאָדלעך באַטאַרייע וואָס האט אַן אַנאָוד געמאכט פון ליטהיום מעטאַל און אַ קאַטאָוד געמאכט פון שוועבל.ליטהיום-שוועבל באַטעריז זענען אַ יקערדיק טייל פון ווייַטער-דור באַטאַרייע טעקנאַלאַדזשיז ווייַל זיי צוזאָג העכער ענערגיע געדיכטקייַט און נידעריקער קאָס.זיי קענען קראָם אַרויף צו צוויי מאָל מער ענערגיע פּער קילאָ ווי הייַנט ס ליטהיום-יאָן באַטעריז - דאָס קען טאָפּל די קייט פון עלעקטריק וועהיקלעס אָן קיין פאַרגרעסערן אין די וואָג פון די באַטאַרייע פּאַק.אויך, שוועבל איז מער שעפעדיק און ווייניקער פּראָבלעמאַטיק צו מקור ווי קאָבאַלט געניצט אין טראדיציאנעלן ליטהיום-יאָן באַטאַרייע קאַטאָודז.
אבער עס זענען פּראָבלעמס מיט ליטהיום-שוועבל באַטעריז.ביידע די קאַטאָוד און אַנאָוד זענען סופּער ריאַקטיוו.שוועבל קאַטאָודז זענען אַזוי ריאַקטיוו אַז זיי צעלאָזן בעשאַס באַטאַרייע אָפּעראַציע.דעם אַרויסגעבן ווערט ערגער אין הויך טעמפּעראַטורעס.און ליטהיום מעטאַל אַנאָדעס זענען פּראָנע צו פאָרמינג נאָדל-ווי סטראַקטשערז גערופן דענדריטעס וואָס קענען דורכשטעכן טיילן פון די באַטאַרייע, קאָזינג עס צו קורץ-קרייַז.ווי אַ רעזולטאַט, ליטהיום-שוועבל באַטעריז בלויז לעצטע אַרויף צו טענס פון סייקאַלז.
"אויב איר ווילט אַ באַטאַרייע מיט הויך ענערגיע געדיכטקייַט, איר טיפּיקלי דאַרפֿן צו נוצן זייער האַרב, קאָמפּליצירט כעמיע," האט געזאגט טשען."הויך ענערגיע מיטל מער ריאַקשאַנז זענען געשעעניש, וואָס מיטל ווייניקער פעסטקייַט, מער דערנידעריקונג.מאַכן אַ הויך-ענערגיע באַטאַרייע וואָס איז סטאַביל איז אַ שווער אַרבעט זיך - טריינג צו טאָן דאָס דורך אַ ברייט טעמפּעראַטור קייט איז אפילו מער טשאַלאַנדזשינג.
די דיבוטיל יטער עלעקטראָליטע דעוועלאָפּעד דורך די UC סאַן דיעגאָ מאַנשאַפֿט פּריווענץ די ישוז, אפילו ביי הויך און נידעריק טעמפּעראַטורעס.די באַטעריז זיי טעסטעד האט פיל מער סייקלינג לעבן ווי אַ טיפּיש ליטהיום-שוועבל באַטאַרייע."אונדזער עלעקטראָליטע העלפּס פֿאַרבעסערן ביידע די קאַטאָוד זייַט און אַנאָוד זייַט, בשעת פּראַוויידינג הויך קאַנדאַקטיוואַטי און ינטערפאַסיאַל פעסטקייַט," האט געזאגט טשען.
די מאַנשאַפֿט אויך ענדזשאַנירד די שוועבל קאַטאָוד צו זיין מער סטאַביל דורך גראַפטינג עס צו אַ פּאָלימער.דעם פּריווענץ מער שוועבל פון דיסאַלושאַן אין די עלעקטראָליטע.
ווייַטער סטעפּס אַרייַננעמען סקיילינג די באַטאַרייע כעמיע, אָפּטימיזינג עס צו אַרבעטן אין אפילו העכער טעמפּעראַטורעס און ווייַטער פאַרברייטערן די ציקל לעבן.
פּאַפּיר: "סאַלוואַנט סעלעקציע קרייטיריאַ פֿאַר טעמפּעראַטור-ריזיליאַנט ליטהיום-שוועבל באַטעריז."קאָ-מחברים אַרייַננעמען Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal און Ping Liu, אַלע אין וק סאַן דיעגאָ.
די אַרבעט איז געשטיצט דורך אַן פרי קאַריערע פאַקולטי שענקען פון NASA ס ספעיס טעכנאָלאָגיע פאָרשונג גראַנץ פּראָגראַם (ECF 80NSSC18K1512), די נאַשאַנאַל וויסנשאַפֿט וויקיפּעדיע דורך די UC סאַן דיעגאָ מאַטעריאַלס פאָרשונג וויסנשאַפֿט און אינזשעניריע צענטער (MRSEC, שענקען DMR-2011924), און די אָפפיסע פון דעפּאַרטמענט פון ענערגיע דורך די אַוואַנסירטע באַטערי מאַטעריאַלס פאָרשונג פּראָגראַם (Battery500 קאָנסאָרטיום, קאָנטראַקט DE-EE0007764).די אַרבעט איז געווען טייל מאָל דורכגעקאָכט אין די סאַן דיעגאָ נאַנאָטעטשנאָלאָגי ינפראַסטראַקטשער (SDNI) אין UC סאַן דיעגאָ, אַ מיטגליד פון דער נאַשאַנאַל נאַנאָטעטשנאָלאָגי קאָאָרדינאַטעד ינפראַסטראַקטשער, וואָס איז געשטיצט דורך די נאַשאַנאַל וויסנשאַפֿט וויקיפּעדיע (שענקען ECCS-1542148).