Уян хатан хатуу төлөвт батерей гэж юу вэ?

Олон улсын хэсэг эрдэмтэд цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хүрээг нэмэгдүүлэх, зөөврийн компьютер, ухаалаг гар утсанд гал түймрээс урьдчилан сэргийлэх шинэ төрлийн хатуу төлөвт зайг зохион бүтээжээ. Зохиогчид өөрсдийн олж мэдсэн зүйлээ Advanced Energy Materials-д тайлбарлав. Ердийн цэнэглэдэг батерейнд ашигладаг шингэн электролитийг "хатуу" керамик батерейгаар сольсноор тэд илүү үр дүнтэй, удаан эдэлгээтэй батерей үйлдвэрлэх боломжтой бөгөөд ашиглахад илүү аюулгүй байдаг. Судлаачид эдгээр давуу талууд нь цахилгаан машин зэрэг бүх төрлийн төхөөрөмжүүдэд илүү үр ашигтай, ногоон батерейг бий болгох замыг нээж чадна гэж найдаж байна.

Судалгааны зохиогчид, АНУ, Их Британи, хэсэг хугацаанд лити ион батерейнд шингэн электролитийн өөр хувилбаруудыг судалж байна. 2016 онд тэд ердийн литийн ион эсүүдээс хоёр дахин их хүчдэлтэй, гэхдээ ижил үр ашигтай ажиллах чадвартай хатуу төлөвт батерей бүтээснээ зарлав.

Тэдний хамгийн сүүлийн үеийн загвар нь өмнөх хувилбарт мэдэгдэхүйц сайжруулалтыг илэрхийлж байгаа ч MIT-ийн судлаач, профессор Дональд Садоуэй "Өндөр температурт керамик материалд өндөр ионы дамжуулалтыг бий болгох нь хэцүү байж болно" гэж тэрээр тайлбарлав. "Энэ бол гайхалтай амжилт байлаа." Туршилтын дараа эдгээр сайжруулсан батерейнууд нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, тэр ч байтугай нисэх онгоцонд тохиромжтой байх болно гэж судлаачид найдаж байна.

Хатуу төлөвт батерейг хэт халалтаас болж гэмтэхээс сэргийлж, шатамхай шингэн биш харин керамик электролит ашиглана. Хэрэв зай нь эвдэрч, гал авалцахаас илүүтэйгээр керамик электролитийг хэт халж эхэлбэл энэ нь гал авалцахаас сэргийлнэ. Эдгээр хатуу материалын бүтэц дэх нүх сүвүүд нь хатуу биет дэх өргөтгөсөн сүлжээгээр дамждаг ионууд бүхий цахилгаан цэнэгийн илүү их ачааллыг даах боломжийг олгодог.

Эдгээр шинж чанарууд нь эрдэмтэд шатамхай шингэн электролит агуулсан батерейныхаа хүчдэл ба багтаамжийг хоёуланг нь нэмэгдүүлэх боломжтой гэсэн үг юм. Үнэн хэрэгтээ профессор Садоуэй хэлэхдээ: "Бид 12 хэмд ажилладаг 90 вольт бүхий литийн агаарын эсийг харуулсан. Энэ нь бусад хүмүүсийн хүрсэн амжилтаас өндөр байна."

Энэхүү шинэ батерейны загвар нь шатамхай электролитээс бусад боломжит давуу талуудтай, тэр дундаа керамик электролит нь органикаас илүү тогтвортой байдаг. Профессор Садоуэй хэлэхдээ "Гайхалтай нь энэ нь хэр сайн ажилласан юм." "Бид энэ эсээс илүү их энерги гаргаж авсан."

Энэхүү тогтвортой байдал нь үйлдвэрлэгчдэд хэт халалтаас айхгүйгээр олон тооны хатуу төлөвт эсийг зөөврийн компьютер эсвэл цахилгаан машинд суулгаж, төхөөрөмжийг илүү аюулгүй болгож, ашиглалтын хугацааг уртасгах боломжийг олгоно. Одоогийн байдлаар эдгээр төрлийн батерейнууд хэт халсан тохиолдолд гал гарах эрсдэлтэй байдаг - саяхан Samsung Galaxy Note 7 утсанд тохиолдсон шиг. Үүссэн дөл тархах боломжгүй, учир нь эс дотор шаталтыг дэмжих агаар байхгүй; үнэхээр, Тэд анхны хохирлын талбайгаас цааш тархах боломжгүй болно.

Эдгээр хатуу материалууд нь маш удаан эдэлгээтэй байдаг; Үүний эсрэгээр, өндөр температурт (100 хэмээс дээш) ажилладаг шатамхай шингэн электролит бүхий литийн ион батерейг хийх оролдлого нь 500 эсвэл 600 циклийн дараа байнга шатдаг. Керамик электролитууд нь 7500 гаруй цэнэглэх/цэнэглэх циклийг галд авалгүйгээр тэсвэрлэх чадвартай."

Шинэ олдворууд нь цахилгаан автомашины хүрээг өргөтгөх, ухаалаг гар утсанд гал гарахаас урьдчилан сэргийлэхэд асар их ач холбогдолтой байж магадгүй юм. Садоуэйгийн хэлснээр: "Хуучин үеийн батерейнууд хар тугалганы хүчлийн [машины] батарейтай байсан. Тэд богино зайтай байсан ч гайхалтай найдвартай байсан" гэж тэр хэлэхдээ тэдний урьдчилан тооцоолоогүй сул тал нь "хэрэв 60 хэмээс илүү халуун байвал" гэж нэмж хэлэв. гал асаах болно."

Өнөөгийн лити-ион батерейнууд нь үүнээс нэг шат ахисан гэж тэр тайлбарлав. "Тэд урт зайтай боловч хэт халалт, галын улмаас гэмтэх магадлалтай" гэж тэр нэмж хэлэв.

Массачусетсийн Технологийн Технологийн Технологийн эрдэмтэд энэхүү технологийг өргөнөөр ашиглахад таван жил шаардлагатай гэж үзэж байгаа ч ирэх жил гэхэд Samsung, Apple зэрэг томоохон үйлдвэрлэгчдийн ухаалаг гар утсанд ийм төрлийн батерейг суулгана гэж найдаж байна. Эдгээр эсүүд нь утаснаас гадна зөөврийн компьютер, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл зэрэг олон төрлийн арилжааны зориулалтаар ашиглах боломжтой гэдгийг тэд мөн тэмдэглэв.

Гэсэн хэдий ч профессор Садоуэй энэ технологийг төгс төгөлдөр болгох хүртэл зарим арга зам байгааг анхааруулж байна. "Бидэнд үнэхээр гайхалтай харагддаг эс бий, гэхдээ энэ нь маш эрт байна ... Бид хараахан том хэмжээний, өндөр хүчин чадалтай электродуудтай эсүүдийг хийж амжаагүй байна."

Садоуэй энэхүү нээлтийг нэн даруй өргөнөөр хэрэгжүүлнэ гэж үзэж байна, учир нь энэ нь зөвхөн илүү өргөн хүрээтэй цахилгаан машиныг цэнэглэх төдийгүй ухаалаг гар утасны гал түймрээс урьдчилан сэргийлэх боломжтой юм. Ихэнх үйлдвэрлэгчид аюулгүй байдал, найдвартай байдалдаа итгэлтэй болмогц хатуу төлөвт батерейг тав хүрэхгүй жилийн дотор бүх нийтээр ашиглаж болно гэсэн түүний таамаглал нь илүү гайхмаар юм.