مثير للإعجاب

قد يؤدي اختراق بطارية ليثيوم أيون الجديد إلى مضاعفة كثافة الطاقة

قد يؤدي اختراق بطارية ليثيوم أيون الجديد إلى مضاعفة كثافة الطاقة

طور الباحثون طريقة جديدة لبناء بطاريات الليثيوم أيون التي قد تمهد الطريق لكثافة أقوى للطاقة والأداء وسلامة البطارية ، وفقًا لتقرير صادر عن ولاية بنسلفانيا.

الطور البيني الصلبة المنحل بالكهرباء

إن الجلوس بين معدن الليثيوم للبطارية وإلكتروليتاتها هو الطور البيني للإلكتروليت الصلب (SEI) ، وقد كان عقبة في طريق تطوير بطاريات ذات أداء أفضل لسنوات.

راجع أيضًا: نجح الباحثون في الطباعة ثلاثية الأبعاد لبطاريات الليثيوم أيون بالحجم المخصص

هناك طلب متزايد على كثافات أعلى للطاقة في بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن حيث ينتشر استخدامها إلى جميع أنواع الأجهزة الإلكترونية ، من الهواتف المحمولة إلى السيارات الكهربائية ، وبالتالي فإن SEI هو بطبيعة الحال أحد الأماكن التي سيبحث عنها الباحثون لمحاولة تحسين الأداء.

قال دونجهاي وانج ، أستاذ الهندسة الميكانيكية والكيميائية في ولاية بنسلفانيا: "هذه الطبقة مهمة جدًا وتتشكل بشكل طبيعي من خلال التفاعل بين الليثيوم والإلكتروليت في البطارية". "لكنها لا تتصرف بشكل جيد ، مما يسبب الكثير من المشاكل."

خلق أفضل الطور البيني الصلبة المنحل بالكهرباء

تبدأ المشاكل عندما يبدأ SEI في التدهور. بمرور الوقت ، ينتج عن ذلك تكوين تشعبات ، نمو يشبه الإبرة على قطب الليثيوم للبطارية مما يعيق أدائها وسلامتها تدريجياً.

قال وانغ: "هذا هو السبب في أن بطاريات الليثيوم المعدنية لا تدوم لفترة أطول - فالطور البيني ينمو وهو غير مستقر". "في هذا المشروع ، استخدمنا مركب بوليمر لإنشاء SEI أفضل بكثير."

بقيادة يوي جاو ، طالب دكتوراه في الكيمياء في ولاية بنسلفانيا ، قام المهندسون بصياغة مؤشر SEI جديد عبارة عن مركب بوليمر تفاعلي يتكون من ملح الليثيوم البوليمري وجسيمات فلوريد الليثيوم النانوية وألواح أكسيد الجرافين.

قدم أستاذ الكيمياء بجامعة إيفان بوغ ، توماس إي. مالوك ، مساعدته للمشروع للمساعدة في إنشاء طبقات رقيقة من المواد.

قال ملوك: "هناك قدر كبير من التحكم على المستوى الجزيئي مطلوب لتحقيق واجهة مستقرة من الليثيوم". "البوليمر الذي صممه يوي ودونغهاي يتفاعل ليصنع رابطة تشبه المخلب مع سطح معدن الليثيوم. إنه يعطي سطح الليثيوم ما يريده بطريقة سلبية بحيث لا يتفاعل مع الجزيئات في الإلكتروليت. الصفائح النانوية في المركب بمثابة حاجز ميكانيكي لمنع التشعبات من التشكل من معدن الليثيوم. "

تم تحقيق ذلك من خلال التحكم في سطح الليثيوم على مستوى الذرات الفردية والجزيئات التي مكنت من نجاح المشروع.

قال ملوك: "عندما نقوم بتصميم البطاريات ، فإننا لا نفكر بالضرورة مثل الكيميائيين ، وصولاً إلى المستوى الجزيئي ، ولكن هذا ما نحتاج إلى القيام به هنا".

قال وانغ: "مع وجود SEI أكثر استقرارًا ، من الممكن مضاعفة كثافة الطاقة للبطاريات الحالية ، مع جعلها تدوم لفترة أطول وتكون أكثر أمانًا".

تم نشر البحث اليوم في المجلة مواد الطبيعة.


شاهد الفيديو: حل كتاب العلوم للصف الثالث متوسط الفصل الدراسي الأول ف حل كامل لجميع الوحدات والدروس. (كانون الثاني 2022).