Injineerada ayaa soo saaray kala saare xasiliya electrolytes gaseous si ay baytariyada heerkulka aadka u hooseeya uga dhigaan kuwo badbaado leh

Sida laga soo xigtay warbixinnada warbaahinta ajnabiga ah, injineerada nano ee Jaamacadda California San Diego ayaa soo saaray batari kala sooci kara oo u dhaqmi kara sida xannibaad u dhexeeya cathode iyo anode si looga hortago gaaska elektaroonigga ah ee baytarigu inuu uumi baxo. Diaphragm-ka cusubi wuxuu ka hortagayaa cadaadiska gudaha ee duufaanku inuu soo ururo, taasoo ka hortagaysa bateriga inuu barar iyo qarxiyo.

Hoggaamiyaha cilmi-baarista, Zheng Chen, oo ah borofisar nanoengineering ka ah Dugsiga Jacobs ee Injineerinka ee Jaamacadda California, San Diego, ayaa yiri: "Iyadoo la xakameynayo molecules gaaska, xuubka wuxuu u dhaqmi karaa sidii xasiliye loogu talagalay electrolytes kacsan."

Kala soocida cusubi waxay wanaajin kartaa waxqabadka batteriga heerkul aad u hooseeya. Unugga baytariga ee isticmaalaya diaphragm-ka waxa uu ku shaqayn karaa marka laga jaro 40°C, awoodkuna waxa uu noqon karaa ilaa 500 milliampere saacadood garaamkiiba,halka batteriga diaphragm-ka ganacsigu uu ku dhawaad ​​eber awood u leeyahay kiiskan. Cilmi-baarayaashu waxay sheegeen in xitaa haddii aan la isticmaalin muddo laba bilood ah, awoodda unugyada baytarigu ay weli tahay mid sarreeya. Waxqabadkani wuxuu muujinayaa in diaphragm-ku uu sidoo kale kordhin karo nolosha kaydinta. Daahfurkan ayaa u oggolaanaya cilmi-baarayaasha in ay sii gaaraan yoolkooda: si ay u soo saaraan baytariyo siin kara koronto baabuurta meelaha barafka leh, sida hawada sare, dayax-gacmeedyada, iyo maraakiibta qoto dheer ee badda.

Cilmi-baadhistani waxay ku salaysan tahay daraasad lagu sameeyay shaybaadhka Ying Shirley Meng, oo ah borofisar nanoengineering ka ah Jaamacadda California, San Diego. Cilmi-baadhistani waxay isticmaashaa gaas elektrolyte ah oo dareere gaar ah si ay u horumariso baytariga ilaalin kara waxqabadka wanaagsan ee deegaanka laga jaray 60°C markii ugu horreysay. Waxaa ka mid ah, gaaska dareeraha ah ee dareeraha ah waa gaas lagu shubo cadaadiska oo aad uga adkeysi badan heerkulka hooseeya marka loo eego electrolytes dareeraha dhaqameed.

Laakiin nooca elektrolytka ayaa cilad leh; Way fududahay in laga beddelo dareeraha loona beddelo gaas. Chen wuxuu yiri: "Dhibaatadani waa arrinta ugu weyn ee badbaadada ee elektrolytka." Cadaadisku wuxuu u baahan yahay in la kordhiyo si uu u adkeeyo molecules dareeraha oo uu ku hayo korantada xaalad dareere ah si loo isticmaalo korantada.

Sheybaarka Chen wuxuu la kaashaday Meng iyo Tod Pascal, borofisar nanoeengineering ka ah Jaamacadda California, San Diego, si loo xalliyo dhibaatadan. Marka la isku daro khibradda khubarada xisaabinta sida Pascal iyo cilmi-baarayaasha ay ka midka yihiin Chen iyo Meng, waxaa la sameeyay hab lagu dareeriyo electrolyte-ka uumiga leh iyada oo aan cadaadis badan la saarin si degdeg ah. Shaqaalaha kor lagu sheegay waxay ku xidhan yihiin Xarunta Cilmi-baarista Qalabka iyo Sayniska (MRSEC) ee Jaamacadda California, San Diego.

Habkani waxa uu ka soo amaahday dhacdo jidheed kaas oo unugyadu gaasku si iskiis ah isugu ururaan marka ay ku xayiran yihiin meelo yaryar oo nano ah. Dhacdadan waxaa loo yaqaannaa uumi kabillar, taasoo ka dhigi karta gaasku inuu noqdo dareere cadaadis hoose ah. Kooxda cilmi-baaristu waxay u isticmaaleen dhacdadan si ay u dhisaan kala-soocida baytariga kaas oo xasilin kara elektrolytka baytariyada heerkulka aadka u hooseeya, gaas dareere ah oo ka samaysan gaaska fluoromethane. Cilmi-baadhayaashu waxay isticmaaleen walxo crystalline ah oo daloola oo loo yaqaan qaab-dhismeedka birta-organic (MOF) si ay u abuuraan xuubka. Waxyaabaha gaarka ah ee ku saabsan MOF waa in ay ka buuxaan daldaloolo yaryar, kuwaas oo dabin kara molecules gaaska fluoromethane oo ay ku ururiyaan cadaadis yar. Tusaale ahaan, fluoromethane caadi ahaan wuu yareeyaa marka laga jaro 30 ° C wuxuuna leeyahay awood 118 psi; laakiin haddii MOF la isticmaalo, cadaadiska uumiga ee dalool isla heerkulku waa 11 psi oo keliya.

Chen wuxuu yiri: "MOF Tani waxay si weyn u yaraynaysaa cadaadiska looga baahan yahay electrolyte si uu u shaqeeyo. Sidaa darteed, baytarigeena wuxuu ku siin karaa qadar badan oo awood ah heerkulka hooseeya iyada oo aan hoos u dhicin." Cilmi baadhayaashu waxay ku tijaabiyeen kala-soocida ku salaysan MOF ee baytari lithium-ion ah. . Batteriga lithium-ion wuxuu ka kooban yahay fluorocarbon cathode iyo bir lithium anode ah. Waxay ku buuxin kartaa gaaska fluoromethane electrolyte ee cadaadiska gudaha ee 70 psi, oo aad uga hooseeya cadaadiska loo baahan yahay dareeraha fluoromethane. Batarigu wali waxa uu ilaalin karaa 57% heerkulka qolka oo laga jaray 40°C. Taas bedelkeeda, isla heerkulka iyo cadaadiska, awoodda baytariga diaphragm ganacsiga ee isticmaalaya korantada gaaska ee ka kooban fluoromethane waa eber.

Micropores-yada ku salaysan kala-soocida MOF ayaa ah furaha sababtoo ah micropores-yadani waxay ilaalin karaan koronto badan oo ku qulqulaya batteriga xitaa cadaadiska hoos u dhaca. Diaphragm-ka ganacsigu waxa uu leeyahay daldaloolo waaweyn mana hayn karo unugyada korantada gaaska ee cadaadiska hoos u dhaca. Laakiin microporosity ma aha sababta kaliya ee diaphragm-ku si fiican ugu shaqeeyo xaaladahan. Diaphragm-ka ay naqshadeeyeen cilmi-baarayaashu waxay sidoo kale u oggolaanayaan daloollada inay sameeyaan waddo joogto ah oo ka socota gees ilaa gees kale, taas oo hubinaysa in ions lithium ay si xor ah ugu qulquli karaan diaphragm. Imtixaanka, socodka ionic ee batteriga ee isticmaalaya diaphragm-ka cusub ee laga jaray 40°C waa toban jeer batteriga isticmaalaya diaphragm ganacsi.

Kooxda Chen waxay hadda tijaabinayaan kala-soocida ku salaysan MOF ee korantada kale. Chen wuxuu yiri: "Waxaan aragnay saameyn la mid ah. Adigoo isticmaalaya MOF kan xasiliye ahaan, unugyo elektrolyte ah oo kala duwan ayaa lagu dhejin karaa si loo hagaajiyo badbaadada batteriga, oo ay ku jiraan baytariyada lithium-dhaqameedka leh ee elektirolytka ah."