باتری های لیتیوم یخ زدگی شیمیایی ممکن است برای ایمنی، زندگی طولانی تر باشد

- Aug 04, 2017-

کلید برای باز کردن بهتر باتری های قابل شارژ لیتیوم یون برای وسایل الکترونیکی قابل حمل، وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره انرژی در سطح شبکه در مواد مورد استفاده برای ساخت کاتد، آند و الکترولیت است.

در حال حاضر، یک الکترود مایع قدرت باتری های لیتیوم یونی commercia l ؛ اما این نیز باعث می شود که منبع تغذیه قابل اشتعال و آسیب پذیری به انفجار باشد. بنابراین، یک تیم از دانشگاه کلمبیا در حال بررسی امکان استفاده از یک الکترولیت جامد از طریق قالب یخ است، که همچنین نامیده می شود.

تیم یوان یانگ علاقه مند به استفاده از قالب یخ برای ساخت سازه های عمودی تراز شده از الکترولیت های سرامیکی است.

در آزمایشات، تیم یوان یانگ محلول های آبی را با ذرات سرامیکی از پایین خنک می کند و سپس یخ را رشد می دهد و فشار می دهد و ذرات سرامیکی را متمرکز می کند. سپس آنها یک خلاء را برای انتقال یخ جامد به گاز اعمال کردند و یک ساختار به صورت عمودی تراز کردند. در نهایت، این ساختار سرامیکی را با پلیمر ترکیب کردند تا حمایت مکانیکی و انعطاف پذیری به الکترولیت را فراهم کنند.

"ما فکر کردیم که اگر ساختار الکترولیت سرامیکی را با الکترولیت پلیمری ترکیب کنیم، می توانیم بزرگراه سریع یونی های لیتیوم را فراهم کنیم و بنابراین هدایت را افزایش می دهیم." هاوی ژی، Ph.D. Yang. دانشجو و نویسنده اصلی مقاله. "ما معتقدیم که این اولین بار است که هر کسی از روش قالب یخ استفاده کرده است تا الکترولیت جامد قابل انعطاف، که غیر قابل اشتعال و غیر سمی است، در باتری های لیتیوم استفاده شود. این یک رویکرد جدید برای بهینه سازی هدایت یون برای باتری های قابل شارژ نسل آینده است. "

محققان در مطالعات قبلی از ذرات سرامیکی به طور تصادفی پراکنده در الکترولیت پلیمر یا الکترولیت های سرامیکی فیبر استفاده می کردند که عمودی تراز نشده بودند. Verticality کلید جدیدترین روش Yang و Zhai است که می تواند به باتری های لیتیومی که ایمن تر هستند، عمر باتری طولانی تر داشته باشند و با قابلیت اتصال به یکدیگر باشند، راه های جدیدی برای گوشی های هوشمند و تبلت های قابل انعطاف فراهم آورند. 1280px-Limetal-800x600.jpg

سپس یانگ و زای قصد دارند تا با به کارگیری الیه الکترولیت ترکیبی و جمع آوری الکترولیت جامد انعطاف پذیر همراه با الکترود باتری برای ساخت نمونه اولیه یک باتری لیتیوم یونی کامل کار کنند.

در جای دیگر، محققان با امید به بهبود باتری های قابل شارژ، مخصوصا برای ادغام با خودروهای الکتریکی، به اطلاعات می پردازند.

موسسه تحقیقاتی تویوتا 35 میلیون دلار در طول چهار سال به MIT، Stanford و Purdue متعهد کرده است تا یک طرح ریاضی مبتنی بر داده های باتری های لیتیوم یون را تحویل دهد که با استفاده از تکنیک تجسم نانوموادی منحصر به فرد طراحی شده توسط محققان استنفورد در اوت 2016 صورت می گیرد.

مطالعات استنفورد با استفاده از اشعه ماوراء بنفش و میکروسکوپ های با تکنولوژی پیشرفته، بلوک های ساختمانی پایه باتری را نشان می دهند - واکنش شارژ / تخلیه در زمان واقعی. محققان دریافتند که فرایند شارژ (delithiation) به طور قابل توجهی یکنواخت تر از تخلیه (lithiation) است. آنها همچنین دریافتند که شارژ سریع تر یکنواختی را بهبود می بخشد.

بر اساس این داده ها، تیم چند دانشگاهی از تئوری، مدل سازی چند بعدی و شبیه سازی و یادگیری ماشین برای توسعه یک چارچوب مدل سازی پیش بینی شده برای باتری های لیتیوم یون قابل شارژ استفاده خواهد کرد. تلاش چهار ساله برای درک بهتر علم بنیادی حاکم بر اینکه چگونه یک معماری داخلی باتری بر روی ذخیره انرژی، شارژ مجدد سرعت و قابلیت اطمینان تاثیر می گذارد، از جمله چگونگی بهبود طراحی الکترود باتری سلول باتری است.