ლითიუმის ბატარეების მუშაობა თანდათანობით დაირღვა

ლითიუმის ბატარეების მუშაობა თანდათანობით დაირღვა

სილიკონის ანოდებმა დიდი ყურადღება მიიპყრო ბატარეის ინდუსტრიაში.შედარებითლითიუმ-იონური ბატარეებიგრაფიტის ანოდების გამოყენებით, მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ 3-5-ჯერ მეტი სიმძლავრე.უფრო დიდი ტევადობა ნიშნავს, რომ ბატარეა უფრო მეტხანს გაძლებს ყოველი დამუხტვის შემდეგ, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად გაახანგრძლივოს ელექტრო მანქანების მართვის მანძილი.მიუხედავად იმისა, რომ სილიციუმი უხვი და იაფია, Si ანოდების დამუხტვა-გამონადენის ციკლები შეზღუდულია.ყოველი დატენვა-გამონადენი ციკლის დროს მათი მოცულობა მნიშვნელოვნად გაფართოვდება და მათი ტევადობაც კი შემცირდება, რაც გამოიწვევს ელექტროდის ნაწილაკების მოტეხილობას ან ელექტროდის ფირის დაშლას.

KAIST-ის გუნდმა, პროფესორ ჯანგ ვუკ ჩოისა და პროფესორ ალი კოსკუნის ხელმძღვანელობით, 20 ივლისს მოხსენება მოჰყვა მოლეკულურ წებოს დიდი სიმძლავრის ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის სილიკონის ანოდებით.

KAIST-ის გუნდმა მოახდინა მოლეკულური ბორბლები (ე.წ. პოლიროტაქსანები) ბატარეის ელექტროდების შემკვრელებში ინტეგრირებული, მათ შორის ბატარეის ელექტროდებში პოლიმერების დამატების ჩათვლით ელექტროდების ლითონის სუბსტრატებზე დასამაგრებლად.პოლიროტანის რგოლები ხრახნიან პოლიმერულ ჩონჩხში და შეუძლიათ თავისუფლად გადაადგილება ჩონჩხის გასწვრივ.

პოლიროტანში რგოლები თავისუფლად მოძრაობენ სილიციუმის ნაწილაკების მოცულობის ცვლილებით.რგოლების სრიალს შეუძლია ეფექტურად შეინარჩუნოს სილიციუმის ნაწილაკების ფორმა, ისე რომ ისინი არ დაიშლება უწყვეტი მოცულობის ცვლილების პროცესში.აღსანიშნავია, რომ დაქუცმაცებული სილიციუმის ნაწილაკებიც კი შეიძლება დარჩეს შერწყმული პოლიროტანული წებოების მაღალი ელასტიურობის გამო.ახალი ადჰეზივების ფუნქცია მკვეთრად განსხვავდება არსებული ადჰეზივების (ჩვეულებრივ, მარტივი ხაზოვანი პოლიმერების) ფუნქციასთან.არსებულ ადჰეზივებს აქვთ შეზღუდული ელასტიურობა და ამიტომ არ შეუძლიათ მყარად შეინარჩუნონ ნაწილაკების ფორმა.წინა ადჰეზივებს შეუძლიათ გააფანტონ დამსხვრეული ნაწილაკები და შეამცირონ ან დაკარგონ სილიკონის ელექტროდების ტევადობა.

ავტორი თვლის, რომ ეს არის საბაზისო კვლევის მნიშვნელობის შესანიშნავი დემონსტრირება.პოლიროტაქსანმა გასულ წელს ნობელის პრემია მიიღო "მექანიკური ობლიგაციების" კონცეფციისთვის.„მექანიკური კავშირი“ არის ახლად განსაზღვრული კონცეფცია, რომელიც შეიძლება დაემატოს კლასიკურ ქიმიურ ბმებს, როგორიცაა კოვალენტური ბმები, იონური ბმები, საკოორდინაციო ბმები და ლითონის ბმები.გრძელვადიანი საბაზისო კვლევა თანდათან აგვარებს ბატარეის ტექნოლოგიის გრძელვადიან გამოწვევებს მოულოდნელი სიჩქარით.ავტორებმა ასევე აღნიშნეს, რომ ისინი ამჟამად მუშაობენ ბატარეების დიდ მწარმოებელთან, რათა მათი მოლეკულური საბურავები რეალურ ბატარეის პროდუქტებში ინტეგრირდეს.

სერ ფრეიზერ სტოდარტმა, 2006 წლის ნობელის ლაურეატის ქიმიის ჯილდოს მფლობელი ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტში, დასძინა: „მექანიკური ობლიგაციები პირველად აღდგა ენერგიის შესანახ გარემოში.KAIST-ის გუნდმა ოსტატურად გამოიყენა მექანიკური შემკვრელები მოცურების რგოლში პოლიროტაქსანებში და ფუნქციონალიზებულ ალფა-ციკლოდექსტრინის სპირალურ პოლიეთილენ გლიკოლში, რაც აღნიშნავს გარღვევას ბაზარზე ლითიუმ-იონური ბატარეების ფუნქციონირებაში, როდესაც პულის ფორმის აგრეგატები მექანიკური ბაინდერებით.ნაერთები ცვლის ჩვეულებრივ მასალებს მხოლოდ ერთი ქიმიური კავშირით, რაც მნიშვნელოვან გავლენას მოახდენს მასალებისა და აღჭურვილობის თვისებებზე.


გამოქვეყნების დრო: მარ-10-2023