home / blog / L-inġiniera żviluppaw separatur li jistabbilizza l-elettroliti gassużi biex il-batteriji b'temperatura ultra baxxa jkunu aktar sikuri

L-inġiniera żviluppaw separatur li jistabbilizza l-elettroliti gassużi biex il-batteriji b'temperatura ultra baxxa jkunu aktar sikuri

20 Ottubru, 2021

By hoppt

Skont rapporti tal-midja barranin, inġiniera nano fl-Università ta 'California San Diego żviluppaw separatur tal-batterija li jista' jaġixxi bħala ostaklu bejn il-katodu u l-anodu biex jipprevjeni li l-elettrolit gassuż fil-batterija jiġi vaporizzat. Id-dijaframma l-ġdida tipprevjeni li l-pressjoni interna tal-maltemp takkumula, u b'hekk tevita li l-batterija tintefaħ u tisplodi.

Il-mexxej tar-riċerka, Zheng Chen, professur tan-nanoinġinerija fl-Iskola tal-Inġinerija Jacobs fl-Università ta 'Kalifornja, San Diego, qal: "Billi nsib molekuli tal-gass, il-membrana tista' taġixxi bħala stabilizzatur għall-elettroliti volatili."

Is-separatur il-ġdid jista 'jtejjeb il-prestazzjoni tal-batterija f'temperaturi ultra-baxxi. Iċ-ċellula tal-batterija li tuża d-dijaframma tista 'topera f'minus 40 °C, u l-kapaċità tista' tkun għolja daqs 500 siegħa milliampere għal kull gramma, filwaqt li l-batterija tad-dijaframma kummerċjali għandha qawwa kważi żero f'dan il-każ. Ir-riċerkaturi jgħidu li anki jekk titħalla mhux użata għal xahrejn, il-kapaċità taċ-ċelluli tal-batterija għadha għolja. Din il-prestazzjoni turi li d-dijaframma tista 'wkoll testendi l-ħajja tal-ħażna. Din l-iskoperta tippermetti lir-riċerkaturi jiksbu aktar l-għan tagħhom: li jipproduċu batteriji li jistgħu jipprovdu elettriku għal vetturi f'ambjenti silġ, bħal vetturi spazjali, satelliti, u vapuri tal-baħar fond.

Din ir-riċerka hija bbażata fuq studju fil-laboratorju ta 'Ying Shirley Meng, professur tan-nanoinġinerija fl-Università ta' California, San Diego. Din ir-riċerka tuża elettrolit tal-gass likwifikat partikolari biex tiżviluppa batterija li tista 'żżomm prestazzjoni tajba f'ambjent nieqes 60 ° C għall-ewwel darba. Fost dawn, l-elettrolit tal-gass likwifikat huwa gass li huwa likwifikat billi tiġi applikata pressjoni u huwa aktar reżistenti għal temperaturi baxxi minn elettroliti likwidi tradizzjonali.

Iżda dan it-tip ta 'elettrolit għandu difett; huwa faċli li tinbidel minn likwidu għal gass. Chen qal: "Din il-problema hija l-akbar kwistjoni ta 'sikurezza għal dan l-elettrolit." Il-pressjoni jeħtieġ li tiżdied biex tikkondensa l-molekuli likwidi u żżomm l-elettrolit fi stat likwidu biex tuża l-elettrolit.

Il-laboratorju ta 'Chen ikkollabora ma' Meng u Tod Pascal, professur tan-nanoinġinerija fl-Università ta 'Kalifornja, San Diego, biex issolvi din il-problema. Billi tgħaqqad il-kompetenza ta 'esperti tal-kompjuter bħal Pascal ma' riċerkaturi bħal Chen u Meng, ġie żviluppat metodu biex l-elettrolit vaporizzat jiġi likwifikat mingħajr ma tiġi applikata wisq pressjoni malajr. Il-persunal imsemmi hawn fuq huwa affiljat maċ-Ċentru tax-Xjenza u l-Inġinerija tar-Riċerka tal-Materjali (MRSEC) tal-Università ta 'Kalifornja, San Diego.

Dan il-metodu jissellef minn fenomenu fiżiku li fih il-molekuli tal-gass jikkondensaw spontanjament meta jinqabdu fi spazji ċkejkna fuq skala nano. Dan il-fenomenu jissejjaħ kondensazzjoni kapillari, li tista 'tagħmel il-gass isir likwidu bi pressjoni aktar baxxa. It-tim ta 'riċerka uża dan il-fenomenu biex jibni separatur tal-batterija li jista' jistabbilizza l-elettrolit f'batteriji b'temperatura ultra-baxxa, elettrolit tal-gass likwifikat magħmul minn gass fluworometan. Ir-riċerkaturi użaw materjal kristallin poruż imsejjaħ qafas metall-organiku (MOF) biex joħolqu l-membrana. L-unika ħaġa dwar MOF hija li hija mimlija pori ċkejkna, li jistgħu jaqbdu molekuli tal-gass tal-fluworometan u jikkondensawhom fi pressjoni relattivament baxxa. Per eżempju, fluworomethane normalment jiċkien f'minus 30 ° C u għandu forza ta '118 psi; iżda jekk jintuża MOF, il-pressjoni ta 'kondensazzjoni ta' poruż fl-istess temperatura hija biss 11 psi.

Chen qal: "Dan il-MOF inaqqas b'mod sinifikanti l-pressjoni meħtieġa biex jaħdem l-elettrolit. Għalhekk, il-batterija tagħna tista 'tipprovdi ammont kbir ta' kapaċità f'temperaturi baxxi mingħajr degradazzjoni." Ir-riċerkaturi ttestjaw separatur ibbażat fuq MOF f'batterija tal-jone tal-litju. . Il-batterija tal-jone tal-litju tikkonsisti minn katodu tal-fluworokarbon u anodu tal-metall tal-litju. Jista 'jimliha b'elettrolit tal-fluworometan gassuż bi pressjoni interna ta' 70 psi, ferm inqas mill-pressjoni meħtieġa għal-likwifikazzjoni tal-fluworometan. Il-batterija xorta tista 'żżomm 57% tal-kapaċità tat-temperatura tal-kamra tagħha f'minus 40 ° C. B'kuntrast, fl-istess temperatura u pressjoni, il-qawwa ta 'batterija tad-dijaframma kummerċjali li tuża elettrolit gassuż li fih fluworometan hija kważi żero.

Il-mikropori bbażati fuq is-separatur MOF huma ċ-ċavetta għaliex dawn il-mikropori jistgħu jżommu aktar elettroliti jiċċirkolaw fil-batterija anke taħt pressjoni mnaqqsa. Id-dijaframma kummerċjali għandha pori kbar u ma tistax iżżomm molekuli ta 'elettroliti gassużi taħt pressjoni mnaqqsa. Iżda l-mikroporożità mhix l-unika raġuni li d-dijaframma taħdem tajjeb taħt dawn il-kundizzjonijiet. Id-dijaframma ddisinjata mir-riċerkaturi tippermetti wkoll li l-pori jiffurmaw mogħdija kontinwa minn tarf għall-ieħor, u b'hekk tiżgura li l-joni tal-litju jistgħu jgħaddu liberament mid-dijaframma. Fit-test, il-konduttività jonika tal-batterija li tuża d-dijaframma l-ġdida f'minus 40 ° C hija għaxar darbiet dik tal-batterija li tuża d-dijaframma kummerċjali.

It-tim ta 'Chen bħalissa qed jittestja separaturi bbażati fuq MOF fuq elettroliti oħra. Chen qal: "Rajna effetti simili. Bl-użu ta 'dan MOF bħala stabilizzatur, diversi molekuli ta' elettroliti jistgħu jiġu adsorbiti biex itejbu s-sigurtà tal-batterija, inklużi batteriji tal-litju tradizzjonali b'elettroliti volatili."

close_white
qrib

Ikteb l-inkjesta hawn

tweġiba fi żmien 6 sigħat, kwalunkwe mistoqsija hija milqugħa!

    [klassi^="wpforms-"]
    [klassi^="wpforms-"]