Insinyur wis ngembangake pemisah sing nyetabilake elektrolit gas kanggo nggawe baterei suhu ultra-rendah luwih aman

Miturut laporan media asing, insinyur nano ing Universitas California San Diego wis ngembangake pemisah baterei sing bisa dadi penghalang antarane katoda lan anoda kanggo nyegah elektrolit gas ing baterei supaya ora nguap. Diafragma anyar nyegah akumulasi tekanan internal badai, saéngga nyegah baterei dadi gedhe lan njeblug.

Pimpinan riset, Zheng Chen, profesor nanoengineering ing Sekolah Teknik Jacobs ing Universitas California, San Diego, ngandika: "Kanthi njebak molekul gas, membran bisa tumindak minangka stabilizer kanggo elektrolit molah malih."

Pemisah anyar bisa ningkatake kinerja baterei ing suhu sing paling sithik. Sel baterei nggunakake diaphragm bisa operate ing minus 40 ° C, lan kapasitas bisa nganti 500 milliampere jam saben gram, nalika baterei diaphragm komersial wis meh nol daya ing kasus iki. Para panaliti kandha, sanajan ora dienggo nganti rong sasi, kapasitas sel baterei isih dhuwur. Kinerja iki nuduhake yen diafragma uga bisa ngluwihi umur panyimpenan. Panemuan iki ngidini para peneliti bisa nggayuh tujuane: ngasilake baterei sing bisa nyedhiyakake listrik kanggo kendaraan ing lingkungan es, kayata pesawat ruang angkasa, satelit, lan kapal laut jero.

Panaliten iki adhedhasar panaliten ing laboratorium Ying Shirley Meng, profesor nanoengineering ing Universitas California, San Diego. Panaliten iki nggunakake elektrolit gas cair tartamtu kanggo ngembangake baterei sing bisa njaga kinerja apik ing lingkungan minus 60 ° C kanggo pisanan. Antarane wong-wong mau, elektrolit gas cair yaiku gas sing dicairake kanthi ngetrapake tekanan lan luwih tahan kanggo suhu sing luwih murah tinimbang elektrolit cair tradisional.

Nanging jenis elektrolit iki duwe cacat; iku gampang kanggo ngganti saka Cairan kanggo gas. Chen ngandika: "Masalah iki minangka masalah safety paling gedhe kanggo elektrolit iki." Tekanan kudu ditambah kanggo ngembun molekul cair lan njaga elektrolit ing kahanan cair kanggo nggunakake elektrolit.

Laboratorium Chen kolaborasi karo Meng lan Tod Pascal, profesor nanoengineering ing Universitas California, San Diego, kanggo ngatasi masalah iki. Kanthi nggabungake pakaryan ahli komputasi kayata Pascal karo peneliti kayata Chen lan Meng, sawijining cara wis dikembangake kanggo liquefy elektrolit sing nguap tanpa ngetrapake tekanan kanthi cepet. Personel kasebut ing ndhuwur afiliasi karo Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC) saka Universitas California, San Diego.

Cara iki nyilih saka fenomena fisik ing ngendi molekul gas kondensasi sacara spontan nalika kepepet ing spasi skala nano cilik. Fenomena iki diarani kondensasi kapiler, sing bisa nggawe gas dadi cair ing tekanan sing luwih murah. Tim peneliti nggunakake fenomena iki kanggo mbangun pemisah baterei sing bisa nyetabilake elektrolit ing baterei suhu ultra-rendah, elektrolit gas cair sing digawe saka gas fluoromethane. Para peneliti nggunakake bahan kristal keropos sing disebut kerangka logam-organik (MOF) kanggo nggawe membran. Sing unik babagan MOF yaiku kebak pori-pori cilik, sing bisa nangkep molekul gas fluoromethane lan ngembun ing tekanan sing rada sithik. Contone, fluoromethane biasane nyusut ing minus 30 ° C lan nduweni gaya 118 psi; nanging yen MOF digunakake, meksa kondensasi keropos ing suhu padha mung 11 psi.

Chen ngandika: "MOF iki sacara signifikan nyuda tekanan sing dibutuhake kanggo elektrolit bisa digunakake. Mulane, baterei kita bisa nyedhiyakake kapasitas gedhe ing suhu sing kurang tanpa degradasi." Para peneliti nguji pemisah berbasis MOF ing baterei lithium-ion. . Baterei lithium-ion kasusun saka katoda fluorokarbon lan anoda logam lithium. Bisa ngisi elektrolit fluoromethane gas kanthi tekanan internal 70 psi, luwih murah tinimbang tekanan sing dibutuhake kanggo liquefying fluoromethane. Baterei isih bisa njaga 57% saka kapasitas suhu kamar ing minus 40°C. Ing kontras, ing suhu lan tekanan sing padha, daya baterei diafragma komersial nggunakake elektrolit gas sing ngemot fluoromethane meh nol.

Micropores adhedhasar pemisah MOF minangka kunci amarga micropores iki bisa njaga luwih akeh elektrolit sing mili ing baterei sanajan ana tekanan sing sithik. Diafragma komersial nduweni pori gedhe lan ora bisa nahan molekul elektrolit gas ing tekanan sing suda. Nanging microporosity ora mung alesan diaphragm bisa uga ing kahanan iki. Diafragma sing dirancang dening peneliti uga ngidini pori-pori mbentuk jalur sing terus-terusan saka siji ujung menyang ujung liyane, saéngga njamin ion litium bisa mili kanthi bebas liwat diafragma. Ing tes kasebut, konduktivitas ion saka baterei nggunakake diafragma anyar ing minus 40 ° C sepuluh kaping luwih saka baterei nggunakake diaphragm komersial.

Tim Chen saiki lagi nguji separator berbasis MOF ing elektrolit liyane. Chen ngandika: "Kita wis weruh efek sing padha. Kanthi nggunakake MOF iki minangka stabilizer, macem-macem molekul elektrolit bisa adsorbed kanggo nambah safety baterei, kalebu baterei lithium tradisional karo elektrolit molah malih."