Ny injeniera ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia San Diego dia namolavola bateria lithium-ion izay miasa tsara amin'ny hatsiaka mangatsiaka sy ny hafanana mahamay, ary manangona angovo be dia be.Ny mpikaroka dia nahavita io asa io tamin'ny alàlan'ny famolavolana electrolyte izay tsy vitan'ny hoe maro be sy matanjaka mandritra ny mari-pana midadasika, fa mifanaraka amin'ny anode sy katoda avo lenta ihany koa.
Ny bateria mahazaka hafananadia nofaritana tao amin'ny gazety iray nivoaka tamin'ny herinandron'ny 4 Jolay ao amin'ny Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ny bateria toy izany dia afaka mamela ny fiara mandeha amin'ny herinaratra amin'ny toetr'andro mangatsiaka handeha lavitra amin'ny fiampangana tokana;izy ireo koa dia mety hampihena ny filana rafitra fampangatsiahana mba hitazonana ny batterie fiara amin'ny hafanana be loatra amin'ny toetr'andro mafana, hoy i Zheng Chen, mpampianatra momba ny nanoengineering ao amin'ny UC San Diego Jacobs School of Engineering ary mpanoratra zokiolona amin'ny fandalinana.
“Mila miasa amin'ny maripana avo lenta ianao any amin'ny faritra izay mety hahatratra avo telo heny ny hafanan'ny rivotra ary mihamafana kokoa ny lalana.Amin'ny fiara mandeha amin'ny herinaratra, matetika ao ambanin'ny tany ny fonosana batterie, akaikin'ireny lalana mafana ireny”, hoy ny fanazavan'i Chen, izay mpampianatra ihany koa ao amin'ny UC San Diego Sustainable Power and Energy Center."Afa-tsy izany, ny batterie dia mafana noho ny fisian'ny courant mandritra ny fandidiana.Raha tsy zakan'ny bateria amin'ny maripana ambony io hafanana io, dia hiharatsy haingana ny fahombiazany. ”
Ao amin'ny fitsapana, ny bateria porofo-of-concept dia nitazona 87.5% sy 115.9% amin'ny heriny amin'ny -40 sy 50 C (-40 sy 122 F), tsirairay avy.Izy ireo koa dia nanana fahaiza-manao Coulombic avo 98.2% sy 98.7% amin'ireo mari-pana ireo, izay midika fa ny bateria dia afaka mandalo tsingerina fiampangana sy famoahana bebe kokoa alohan'ny hijanonany miasa.
Ny bateria izay novolavolain'i Chen sy ny mpiara-miasa dia sady mangatsiaka no mahazaka hafanana noho ny electrolyte-ny.Izy io dia vita amin'ny vahaolana dibutyl etera mifangaro amin'ny sira lithium.Ny endri-javatra manokana momba ny dibutyl etera dia ny molekiolany mifatotra malemy amin'ny litium ion.Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny molekiola electrolyte dia afaka mamela mora foana ny litium ion rehefa mandeha ny bateria.Ity fifandraisana molekiola malemy ity, hitan'ny mpikaroka tamin'ny fanadihadiana teo aloha, dia manatsara ny fahombiazan'ny bateria amin'ny mari-pana ambany aotra.Fanampin'izany, ny dibutyl etera dia afaka maka ny hafanana mora foana satria mijanona ho rano izy amin'ny hafanana avo (manana teboka mangotraka 141 C, na 286 F).
Ny fanamafisana ny simika lithium-sulfur
Ny tena mampiavaka an'io electrolyte io koa dia izy io dia mifanaraka amin'ny bateria lithium-sulfur, izay karazana bateria azo averina izay misy anode vita amin'ny metaly lithium sy cathode vita amin'ny solifara.Ny bateria litium-sulfur dia ampahany manan-danja amin'ny teknolojian'ny bateria taranaka manaraka satria mampanantena ny hamafin'ny angovo avo kokoa sy ny vidiny ambany kokoa.Afaka mitahiry angovo avo roa heny isaky ny kilao izy ireo raha oharina amin'ny bateria lithium-ion ankehitriny — mety ho avo roa heny ny isan'ny fiara mandeha amin'ny herinaratra nefa tsy misy fiakarana ny lanjan'ny batterie.Ary koa, ny solifara dia betsaka kokoa ary tsy dia misy olana amin'ny loharanon'ny kobalta ampiasaina amin'ny cathodes bateria lithium-ion nentim-paharazana.
Saingy misy olana amin'ny bateria lithium-sulfur.Na ny cathode sy ny anode dia super reactive.Ny katoda solifara dia tena mihetsika ka levona mandritra ny fiasan'ny bateria.Miharatsy ity olana ity amin'ny hafanana ambony.Ary ny anodes metaly lithium dia mora mamorona rafitra toy ny fanjaitra antsoina hoe dendrites izay afaka manindrona ny ampahany amin'ny bateria, ka mahatonga azy ho fohy.Vokatr'izany, ny bateria lithium-sulfur dia maharitra hatramin'ny tsingerina am-polony.
"Raha mila bateria manana hakitroky ny angovo avo lenta ianao dia matetika mila mampiasa simika henjana sy sarotra," hoy i Chen."Ny angovo avo dia midika fa misy fanehoan-kevitra bebe kokoa, izay midika fa tsy dia milamina loatra, fahasimbana bebe kokoa.Ny fanaovana bateria mahery vaika izay maharitra dia asa sarotra mihitsy - ny manandrana manao izany amin'ny alàlan'ny mari-pana midadasika dia mbola sarotra kokoa. "
Ny dibutyl eter electrolyte novolavolain'ny ekipan'ny UC San Diego dia misoroka ireo olana ireo, na dia amin'ny hafanana ambony sy ambany aza.Ny bateria notsapain'izy ireo dia nanana fiainana lava kokoa noho ny bateria lithium-sulfur mahazatra."Ny electrolyte antsika dia manampy amin'ny fanatsarana ny lafiny cathode sy ny anode ary manome conductivity avo sy ny fahamarinan-toerana interfacial," hoy i Chen.
Ny ekipa koa dia nanamboatra ny katoda solifara mba ho mafy orina kokoa amin'ny fanaovana grefy amin'ny polymère.Izany dia manakana solifara bebe kokoa tsy ho levona ao anaty elektrôlôty.
Ny dingana manaraka dia ny fampitomboana ny simia amin'ny bateria, ny fanatsarana izany mba hiasa amin'ny mari-pana ambony kokoa ary ny fanitarana ny fiainan'ny tsingerina.
Taratasy: "Fepetra mifantina solvent ho an'ny bateria lithium-sulfur mahazaka hafanana."Ny mpiara-manoratra dia ahitana an'i Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal ary Ping Liu, ao amin'ny UC San Diego avokoa.
Ity asa ity dia tohanan'ny fanomezan'ny Faculty Early Career avy amin'ny Programan'ny Fikarohana momba ny Teknolojia Space an'ny NASA (ECF 80NSSC18K1512), ny National Science Foundation amin'ny alàlan'ny UC San Diego Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC, manome DMR-2011924), ary ny Biraon'ny Teknolojian'ny fiara ao amin'ny Departemantan'ny Angovo amerikana amin'ny alàlan'ny Programa Fikarohana momba ny fitaovana momba ny bateria (Battery500 Consortium, fifanarahana DE-EE0007764).Ity asa ity dia natao tamin'ny ampahany tao amin'ny San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) ao amin'ny UC San Diego, mpikambana ao amin'ny National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, izay tohanan'ny National Science Foundation (fanomezana ECCS-1542148).
Fotoana fandefasana: Aug-10-2022