Enjenyè nan University of California San Diego te devlope pil ityòm-ion ki fè byen nan lè frèt ak tanperati cho, pandan y ap chaje anpil enèji.Chèchè yo te akonpli feat sa a lè yo devlope yon elektwolit ki pa sèlman versatile ak gaya nan yon seri tanperati lajè, men tou, konpatib ak yon anod enèji segondè ak katod.
Tanperati-rezistan pil yoyo dekri nan yon papye pibliye semèn 4 Jiyè nan Pwosedi Akademi Nasyonal Syans (PNAS).
Batri sa yo ta ka pèmèt machin elektrik nan klima frèt vwayaje pi lwen sou yon sèl chaj;Zheng Chen, yon pwofesè nan nanoengineering nan UC San Diego Jacobs School of Engineering ak ansyen otè etid la te di, yo ta ka redwi tou nesesite pou sistèm refwadisman pou kenbe pake batri machin yo soti nan surchof nan klima cho.
"Ou bezwen operasyon tanperati ki wo nan zòn kote tanperati anbyen an ka rive jwenn twa chif yo epi wout yo vin pi cho toujou.Nan machin elektrik, pake batri yo anjeneral anba etaj la, toupre wout cho sa yo,” te eksplike Chen, ki se yon manm fakilte nan Sant Enèji ak Enèji Dirab UC San Diego."Epitou, pil yo chofe jis lè yo gen yon kouran kouran pandan operasyon an.Si pil yo pa ka tolere chofe sa a nan tanperati ki wo, pèfòmans yo pral byen vit degrade.
Nan tès yo, pil prèv yo kenbe 87.5% ak 115.9% nan kapasite enèji yo nan -40 ak 50 C (-40 ak 122 F), respektivman.Yo menm tou yo te gen gwo efikasite Coulombic nan 98.2% ak 98.7% nan tanperati sa yo, respektivman, ki vle di pil yo ka sibi plis sik chaj ak egzeyat anvan yo sispann travay.
Batri yo ke Chen ak kòlèg yo devlope yo tou de frèt ak chalè toleran gras a elektwolit yo.Li fèt ak yon solisyon likid nan dibutil etè melanje ak yon sèl ityòm.Yon karakteristik espesyal sou dibutil etè se ke molekil li yo mare fèb nan iyon ityòm.Nan lòt mo, molekil elektwolit yo ka fasilman kite iyon ityòm pandan batri a ap kouri.Sa a fèb entèraksyon molekilè, chèchè yo te dekouvri nan yon etid anvan, amelyore pèfòmans batri nan tanperati anba-zewo.Anplis de sa, dibutil etè ka fasilman pran chalè a paske li rete likid nan tanperati ki wo (li gen yon pwen bouyi 141 C, oswa 286 F).
Estabilize chimi ityòm-souf
Ki sa ki espesyal tou sou elektwolit sa a se ke li se konpatib ak yon batri ityòm-souf, ki se yon kalite batri rechargeable ki gen yon anod ki fèt ak metal ityòm ak yon katod ki fèt ak souf.Batri ityòm-souf yo se yon pati esansyèl nan teknoloji batri pwochen jenerasyon paske yo pwomèt pi wo dansite enèji ak pi ba pri.Yo ka estoke jiska de fwa plis enèji pou chak kilogram pase pil ityòm-ion jodi a - sa ka double seri a nan machin elektrik san okenn ogmantasyon nan pwa a nan pake batri a.Epitou, souf se pi abondan ak mwens pwoblèm nan sous pase cobalt la itilize nan katod batri ityòm-ion tradisyonèl yo.
Men, gen pwoblèm ak pil ityòm-souf.Tou de katod la ak anod yo super reyaktif.Katod souf yo tèlman reyaktif ke yo fonn pandan operasyon batri.Pwoblèm sa a vin pi mal nan tanperati ki wo.Ak anod metal ityòm yo gen tandans fòme estrikti ki tankou zegwi yo rele dendrite ki ka pèse pati nan batri a, sa ki lakòz li kout-sikwi.Kòm yon rezilta, pil ityòm-souf sèlman dire jiska dè dizèn de sik.
"Si ou vle yon batri ak dansite enèji segondè, anjeneral ou bezwen sèvi ak trè piman bouk, chimi konplike," te di Chen."Gwo enèji vle di plis reyaksyon k ap pase, ki vle di mwens estabilite, plis degradasyon.Fè yon batri ki gen gwo enèji ki estab se yon travay difisil tèt li - eseye fè sa atravè yon ranje tanperati laj se menm plis defi."
Elektwolit dibutil etè devlope pa ekip UC San Diego an anpeche pwoblèm sa yo, menm nan tanperati ki wo ak ba.Batri yo te teste yo te gen anpil pi long lavi monte bisiklèt pase yon tipik batri ityòm-souf."Lektwolit nou an ede amelyore tou de bò katod ak bò anod pandan y ap bay gwo konduktiviti ak estabilite entèfas," te di Chen.
Ekip la tou enjenieri katod souf la pou vin pi estab pa grefon li nan yon polymère.Sa a anpeche plis souf soti nan fonn nan elektwolit la.
Pwochen etap yo enkli ogmante chimi batri a, optimize li pou travay nan menm tanperati ki pi wo ak plis pwolonje lavi sik.
Papye: "Kritè seleksyon sòlvan pou batri ityòm-souf ki reziste tanperati."Ko-otè yo enkli Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal ak Ping Liu, tout nan UC San Diego.
Travay sa a te sipòte pa yon sibvansyon Fakilte Early Career nan Pwogram Sibvansyon Rechèch Teknoloji Espas NASA (ECF 80NSSC18K1512), National Science Foundation atravè UC San Diego Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC, sibvansyon DMR-2011924), ak Biwo pou Teknoloji Veyikil Depatman Enèji Ameriken an atravè Pwogram Rechèch Materyèl Batri Avanse (Battery500 Consortium, kontra DE-EE0007764).Travay sa a te fèt an pati nan San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) nan UC San Diego, yon manm nan National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, ki sipòte pa National Science Foundation (sibvansyon ECCS-1542148).
Tan poste: Out-10-2022