Сан-Диего Калифорния Университеты инженерлары литий-ион батарейкаларын эшләделәр, алар салкын туңуда һәм эссе температурада яхшы эшлиләр, шул ук вакытта күп энергия туплыйлар.Тикшерүчеләр бу батырлыкны киң температура диапазонында күпкырлы һәм нык кына түгел, ә югары энергияле анод һәм катод белән дә туры килә торган электролит эшләп үстерделәр.
Температурага чыдам батареяларМилли Фәннәр Академиясе (PNAS) 4 июль атнасында бастырылган кәгазьдә тасвирланган.
Мондый батареялар салкын климаттагы электр машиналарына бер корылма белән ераграк сәяхәт итәргә мөмкинлек бирә;алар шулай ук суыту системалары ихтыяҗын киметә алалар, машиналарның батарея пакетларын кайнар климатта кызып китмәсен өчен, дип хәбәр итә Сан-Диего Якубс инженерлык мәктәбенең наноинженерлык профессоры һәм тикшерүнең өлкән авторы Чжэн Чен.
“Сезгә әйләнә-тирә температура өч санга җитә ала һәм юллар тагын да кызып китә торган урыннарда югары температура эшләргә кирәк.Электр машиналарында батарея пакетлары гадәттә идән астында, бу кайнар юлларга якын ”, - дип аңлатты Чен, ул шулай ук Сан-Диего УКның Энергетика Centerзәге укытучысы.“Шулай ук, батарейкалар эш вакытында ток үткәрүдән җылыналар.Әгәр дә батареялар югары температурада бу җылытуга түзә алмасалар, аларның эшләнеше тиз бозылачак. "
Тестларда, концепцияне раслаучы батарейкалар, тиешенчә, -40 һәм 50 C (-40 һәм 122 F) энергия куәтенең 87,5% һәм 115,9% саклыйлар.Аларда шулай ук югары температурада 98,2% һәм 98,7% югары Coulombic эффективлыгы булган, димәк, батарейкалар эшне туктатканчы күбрәк зарядка ясарга һәм циклны җибәрергә мөмкин.
Чен һәм хезмәттәшләре уйлап чыгарган батареялар электролит ярдәмендә салкынга да, җылылыкка да чыдам.Ул литий тозы белән кушылган дибутил эфирының сыек эремәсеннән ясалган.Дибутил эфиры турында үзенчәлек - аның молекулалары литий ионнары белән зәгыйфь бәйләнә.Башкача әйткәндә, электролит молекулалары батарея эшләгән вакытта литий ионнарын җиңел генә җибәрә ала.Бу зәгыйфь молекуляр тәэсир, тикшерүчеләр алдагы тикшерүдә ачыклаганнар, суб-нуль температурасында батарея эшләвен яхшырта.Моннан тыш, дибутил эфир җылылыкны җиңел ала ала, чөнки ул югары температурада сыек булып кала (аның кайнау ноктасы 141 С, яки 286 F).
Литий-күкерт химияләрен тотрыклыландыру
Бу электролитның үзенчәлеге шунда: ул литий-күкерт батареясы белән туры килә, ул литий металлдан ясалган анод һәм күкерттән ясалган катод булган зарядландырыла торган батарея төре.Литий-күкерт батареялары киләсе буын батарея технологияләренең мөһим өлеше, чөнки алар энергия тыгызлыгын һәм чыгымнарны түбәнрәк вәгъдә итәләр.Алар бүгенге литий-ион батарейкаларына караганда килограммга ике тапкыр күбрәк энергия саклый ала - бу батарея пакетының авырлыгын арттырмыйча, электр машиналары диапазонын икеләтә арттырырга мөмкин.Шулай ук, күкерт традицион литий-ион батарея катодларында кулланылган кобальтка караганда күп һәм проблемалы түгел.
Ләкин литий-күкерт батареялары белән проблемалар бар.Катод та, анод та супер реактив.Күкерт катодлары шулкадәр реактив, алар батарея эшләгәндә эриләр.Бу проблема югары температурада начарлана.Литий металл анодлар дендрит дип аталган энәгә охшаган структуралар ясарга омтылалар, алар батарейканың өлешләрен тишеп, кыска схемага китерәләр.Нәтиҗәдә, литий-күкерт батарейкалары дистәләрчә циклга кадәр дәвам итә.
"Әгәр дә сез югары энергия тыгызлыгы булган батарея телисез икән, гадәттә бик каты, катлаулы химия кулланырга кирәк", диде Чен.“Energyгары энергия күбрәк реакцияләр була дигән сүз, бу тотрыклылык азрак, деградация.Тотрыклы булган югары энергияле батарея ясау үзе өчен катлаулы эш - моны киң температура диапазонында эшләргә тырышу тагын да катлаулырак. "
Сан-Диего командасы тарафыннан эшләнгән дибутил эфир электролиты бу проблемаларны хәтта югары һәм түбән температурада да булдырмый.Алар сынап караган батарейкалар гадәти литий-күкерт батареясына караганда велосипедта озынрак яшәгәннәр."Безнең электролит катод ягын да, анод ягын да яхшыртырга ярдәм итә, шул ук вакытта югары үткәрүчәнлек һәм интерфейсара тотрыклылык тәэмин итә", диде Чен.
Коллектив шулай ук күкерт катодын полимерга бәйләп тотрыклырак булырга тиеш.Бу күкертнең электролитка эрүенә комачаулый.
Киләсе адымнар батарея химиясен масштаблау, аны тагын да югарырак температурада эшләүне оптимальләштерү һәм цикл гомерен озайту.
Кәгазь: "Литий-күкерт батарейкаларына температурага чыдам критерийлар."Авторлар арасында Горуй aiай, Джон Холобек, Мингян Ли, Хонгпенг Гао, Йи Йин, Сицен Yu, Хаодонг Лю, Тод А.Паскаль һәм Пинг Лю бар, барысы да Сан-Диегода.
Бу эш NASA-ның космик технологияләрне тикшерү грантлары программасы (ECF 80NSSC18K1512), Карьера факультеты гранты, Сан-Диего материаллары фәнни-тикшеренү үзәге (MRSEC, DMR-2011924 гранты) һәм Милли Фонды ярдәме белән хупланды. АКШ Энергетика Министрлыгының Технологияләр, Батарея Материалларын Тикшерү Программасы аша (Батарея500 Консорциум, DE-EE0007764 контракт).Бу эш Сан-Диегодагы Нанотехнология Инфраструктурасында (SDNI) өлешчә башкарылды, Милли Нанотехнология Координацияләнгән Инфраструктура әгъзасы, Милли Фонды ярдәме белән (ECCS-1542148 гранты).
Пост вакыты: 10-2022 август