Insinyur di University of California San Diego geus ngembangkeun batré litium-ion anu kinerja alus dina tiis tiis tur scorching hawa panas, bari paking loba énergi.Panaliti ngahontal prestasi ieu ku ngamekarkeun éléktrolit anu henteu ngan ukur serbaguna sareng kuat sapanjang rentang suhu anu lega, tapi ogé cocog sareng anoda sareng katoda énergi anu luhur.
Batré tahan suhudijelaskeun dina makalah anu diterbitkeun minggu 4 Juli dina Prosiding National Academy of Sciences (PNAS).
accu misalna bisa ngidinan kandaraan listrik dina iklim tiis ngarambat leuwih tebih dina muatan tunggal;aranjeunna ogé bisa ngurangan kabutuhan sistem cooling ngajaga bungkus batré kandaraan 'tina overheating di iklim panas, ceuk Zheng Chen, profesor nanoengineering di UC San Diego Jacobs Sakola Téknik sarta panulis senior pangajaran.
"Anjeun peryogi operasi suhu luhur di daérah dimana suhu ambien tiasa ngahontal tilu digit sareng jalan-jalan langkung panas.Dina kandaraan listrik, bungkus batré biasana aya di handapeun lantai, caket sareng jalan-jalan panas ieu, ”jelas Chen, anu ogé anggota fakultas UC San Diego Sustainable Power and Energy Center."Oge, batré haneut ngan tina gaduh arus ngalir ngaliwatan salila operasi.Upami batréna teu tiasa tolérkeun pemanasan ieu dina suhu anu luhur, kinerjana bakal gancang turun.
Dina tés, batré proof-of-concept nahan 87,5% sareng 115,9% tina kapasitas énergina masing-masing dina -40 sareng 50 C (-40 sareng 122 F).Éta ogé ngagaduhan efisiensi Coulombic anu luhur 98,2% sareng 98,7% dina suhu ieu, masing-masing, anu hartosna batré tiasa ngalaman langkung seueur siklus ngeusi batre sateuacan aranjeunna lirén damel.
Batré anu dikembangkeun ku Chen sareng rekan-rekan nyaéta tahan tiis sareng panas berkat éléktrolitna.Éta dijieun tina leyuran cair dibutil éter dicampurkeun jeung uyah litium.Fitur husus ngeunaan dibutil éter nyaéta molekul-molekulna ngabeungkeut lemah ka ion litium.Dina basa sejen, molekul éléktrolit bisa kalayan gampang ngaleupaskeun ion litium nalika batréna jalan.Interaksi molekular anu lemah ieu, para panalungtik parantos mendakan dina panilitian sateuacana, ningkatkeun kamampuan batré dina suhu sub-enol.Tambih Deui, dibutil éter bisa kalayan gampang nyandak panas sabab tetep cair dina suhu luhur (eta boga titik golak 141 C, atawa 286 F).
Stabilisasi kimia litium-walirang
Anu khusus ogé ngeunaan éléktrolit ieu nyaéta cocog sareng batré litium-walirang, nyaéta jinis batré anu tiasa dicas deui anu gaduh anoda tina logam litium sareng katoda tina walirang.Batré litium-walirang mangrupikeun bagian penting tina téknologi batré generasi salajengna sabab ngajangjikeun kapadetan énergi anu langkung luhur sareng biaya anu langkung handap.Éta bisa nyimpen nepi ka dua kali leuwih énergi per kilogram ti batré litium-ion kiwari - ieu bisa ganda rentang kandaraan listrik tanpa nambahan beurat dina pak batré.Ogé, walirang téh leuwih loba pisan jeung kirang masalah pikeun sumber ti kobalt dipaké dina cathodes batré litium-ion tradisional.
Tapi aya masalah sareng batré litium-walirang.Boh katoda sareng anoda super réaktif.Katoda walirang réaktif pisan sahingga leyur nalika operasi batré.Masalah ieu langkung parah dina suhu anu luhur.Jeung anoda logam litium rawan ngabentuk struktur kawas jarum disebut dendrites nu bisa Pierce bagian batréna, ngabalukarkeun ka pondok-circuit.Hasilna, batré litium-walirang ngan tahan nepi ka puluhan siklus.
"Upami anjeun hoyong batré kalayan kapadetan énergi anu luhur, anjeun biasana kedah nganggo kimia anu parah pisan," saur Chen."Énergi anu luhur hartosna langkung seueur réaksi anu kajantenan, anu hartosna kirang stabilitas, langkung degradasi.Nyiptakeun batré énérgi tinggi anu stabil mangrupikeun tugas anu sesah sorangan - nyobian ngalakukeun ieu dina kisaran suhu anu lega malah langkung nangtang.
Éléktrolit dibutyl éter dikembangkeun ku tim UC San Diego nyegah masalah ieu, sanajan dina suhu luhur jeung low.Batré anu aranjeunna diuji ngagaduhan umur sapédah langkung lami tibatan batré litium-walirang biasa."Éléktrolit kami mantuan ngaronjatkeun duanana sisi katoda jeung sisi anoda bari nyadiakeun konduktivitas tinggi jeung stabilitas panganteur," ceuk Chen.
Tim éta ogé direkayasa katoda walirang jadi leuwih stabil ku grafting kana polimér a.Ieu nyegah langkung seueur walirang ngabubarkeun kana éléktrolit.
Léngkah-léngkah salajengna kalebet ngagedekeun kimia batré, ngaoptimalkeun éta pikeun dianggo dina suhu anu langkung luhur sareng manjangkeun umur siklus.
Kertas: "Kriteria pilihan pangleyur pikeun batré litium-walirang tahan suhu."Co-panulis kaasup Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal jeung Ping Liu, sadayana di UC San Diego.
Karya ieu dirojong ku hibah Fakultas Karir Awal ti NASA's Space Technology Research Grants Program (ECF 80NSSC18K1512), National Science Foundation ngaliwatan UC San Diego Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC, hibah DMR-2011924), sarta Kantor Téknologi Kendaraan Departemen Énergi AS ngaliwatan Program Panaliti Bahan Batré Canggih (Konsorsium Batré500, kontrak DE-EE0007764).Karya ieu dilaksanakeun sabagian di San Diego Nanotéhnologi Infrastruktur (SDNI) di UC San Diego, anggota Infrastruktur Koordinasi Nanotéhnologi Nasional, nu dirojong ku National Science Foundation (hibah ECCS-1542148).
waktos pos: Aug-10-2022