باتری جدید یون لیتیوم ، ایمنی را بدون آسیب دیدن عملکرد ، بهبود می بخشد

از آنجا که باتری های لیتیوم یونی که اکثر تلفن ها ، لپ تاپ ها و وسایل نقلیه الکتریکی را تغذیه می کنند به طور فزاینده ای شارژ می شوند و کارایی بالایی دارند ، آنها نیز به طور فزاینده ای گران و قابل اشتعال می شوند.

در تحقیقاتی که اخیراً در مواد ذخیره سازی انرژی منتشر شده است ، تیمی از مهندسان موسسه پلی تکنیک Rensselaer نشان دادند که چگونه می توانند با استفاده از الکترولیتهای آبی به جای الکترولیتهای ارگانیک معمولی ، یک باتری قابل ملاحظه تر و با صرفه تر را جمع آوری کنند که هنوز هم عملکرد خوبی دارد.

اگر می خواهید به داخل یک باتری نگاهی بیندازید ، می توانید دو الکترود - یک آند و یک کاتد را پیدا کنید. این الکترودها در یک الکترولیت مایع غوطه ور می شوند که یون ها را با شارژ و تخلیه باتری انجام می دهد.

الکترولیت های آبی به دلیل خاصیت غیر قابل اشتعال بودن به این نقش توجه شده و به دلیل اینکه بر خلاف الکترولیت های غیر آبی ، در فرآیند تولید نسبت به رطوبت حساس نیستند ، باعث می شود کار با آنها راحت تر و ارزان تر باشد. بزرگترین چالش با این ماده ، حفظ عملکرد است.

نیکیل کراتکار ، یک استاد صندلی وقف مهندسی مکانیک ، هوافضا و هسته ای در رانسسلر می گوید: "اگر ولتاژ زیادی را به آب وارد کنید ، الکترولیز می شود ، به این معنی که آب به هیدروژن و اکسیژن شکسته می شود. "این یک مشکل است زیرا پس از آن شما به طغیان می پردازید و الکترولیت مصرف می شود. بنابراین معمولاً این ماده دارای یک پنجره ولتاژ بسیار محدود است."

در این تحقیق ، کراتکار و تیم وی - که شامل فودونگ هان ، استادیار صندلی موقوف استاد مهندسی مکانیک ، هوافضا و مهندسی هسته ای است - از یک نوع خاص از الکترولیت آبی موسوم به یک الکترولیت آب در نمک استفاده می کنند ، که احتمال کمتری دارد الکترولیز

برای کاتد ، محققان از اکسید منگنز لیتیوم استفاده کردند و برای آند ، از اکسید نیوبیم تنگستن استفاده کردند.

کراتکار گفت: "معلوم است که اکسید تنگستن نیوبیوم از نظر انرژی ذخیره شده در هر واحد از حجم برجسته است." "حجمی، این که تا بحال بهترین نتیجه که ما در یک لیتیوم یون آبی دیده می شود باتری ."

او توضیح داد ، اکسید تنگستن نیوبیوم نسبتاً سنگین و متراکم است. این وزن باعث می شود که ذخیره انرژی آن بر اساس میانگین جرم باشد ، اما بسته بندی متراکم ذرات اکسید تنگستن نیوبیوم در الکترود باعث می شود که ذخیره انرژی آن بر اساس حجم بسیار خوب باشد. ساختار کریستالی این ماده همچنین دارای کانالهای کاملاً تعریف شده یا تونلهایی است که به یون های لیتیوم اجازه می دهد تا به سرعت پخش شوند ، به این معنی که می تواند به سرعت شارژ شود.

کراتکار گفت ، ترکیب قابلیت شارژ سریع و امکان ذخیره مقدار زیادی شارژ در واحد حجم ، در باتری های آبی نادر است.

دستیابی به این نوع عملکرد ، با هزینه کم و ایمنی بهتر ، پیامدهای عملی دارد. برای کاربردهای نوظهور مانند الکترونیک قابل حمل ، وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره شبکه ، توانایی بسته بندی حداکثر انرژی در یک حجم محدود بسیار مهم است.