المجموعات

يمكن لبطاريات الصوديوم - أيون الصلبة الجديدة أن تحل محل ليثيوم أيون

يمكن لبطاريات الصوديوم - أيون الصلبة الجديدة أن تحل محل ليثيوم أيون

تعتمد الكثير من تقنيتنا من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية على بطاريات الليثيوم أيون للحصول على الطاقة. في حين أنها مليئة بالمزايا ، فإن هذه البطاريات الشائعة تشكل أيضًا خطر نشوب حريق وانفجارات. تعتبر بطاريات أيون الصوديوم الصلبة أكثر أمانًا ، لكنها لم تتمكن حتى الآن من إثبات الأداء الذي من شأنه أن يقابل مزايا السلامة.

كل هذا على وشك أن يتغير بفضل البحث الذي أجراه علماء من جامعة هيوستن. قام الباحث الرئيسي يان ياو ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات ، بتأليف ورقة بحثية في المجلة جول التي تحدد الخطوط العريضة لتطوير الكاثود العضوي الذي يحسن بشكل كبير الاستقرار وكثافة الطاقة في بطاريات أيون الصوديوم الصلبة.

مفتاح الانعكاس

تحتوي بطارية الليثيوم أيون التقليدية على إلكتروليتات سائلة يمكنها تخزين كميات كبيرة من الطاقة. تحتوي بطاريات أيون الصوديوم الصلبة على نواة إلكتروليت صلبة غير قادرة عادةً على إنتاج نفس الكميات من الطاقة. ومع ذلك ، فقد قدمت الأبحاث الحديثة إلكتروليتًا صلبًا موصلًا مثل الإلكتروليتات السائلة المستخدمة في بطاريات أيونات الليثيوم.

كان التحدي الأخير لتحقيق بطارية أيون الصوديوم عالية الكفاءة هو العثور على واجهات صلبة. توصل البحث إلى نتيجتين رئيسيتين تتعلقان بهذه المشكلة. الأول هو: "يمكن عكس الواجهة المقاومة بين المنحل بالكهرباء والكاثود التي تتشكل عادةً أثناء ركوب الدراجات ، مما يطيل من عمر الدورة."

والثاني هو أن: "مرونة الكاثود العضوي سمحت له بالحفاظ على اتصال وثيق في الواجهة مع المنحل بالكهرباء الصلب ، حتى مع تمدد الكاثود وتقلصه أثناء ركوب الدراجات."

مستقر وأكثر قوة

يوفر الكاثود العضوي - المعروف باسم PTO ، للبيرين -4،5،9،10-tetraone العديد من المزايا مقارنة بالكاثودات غير العضوية السابقة. وقال ياو "وجدنا لأول مرة أن الواجهة المقاومة التي تتشكل بين الكاثود والإلكتروليت يمكن عكسها". "يمكن أن يسهم ذلك في الاستقرار ودورة حياة أطول."

ياو هو أيضًا باحث رئيسي في مركز تكساس للموصلية الفائقة في UH. تركز مجموعته البحثية على المواد العضوية الخضراء والمستدامة لتوليد الطاقة وتخزينها. تعد إمكانية عكس الواجهة هي الاختلاف الرئيسي في البطارية الجديدة. تسمح هذه السرعة للبطارية الصلبة بالوصول إلى كثافة طاقة أعلى دون التضحية بعمر الدورة.

كان الحفاظ على الاتصال الحميم بين المنحل بالكهرباء والكاثود الصلب عندما يتوسع الكاثود ويتقلص أثناء دورة البطارية يمثل مشكلة في الماضي. لكن البحث الجديد يظهر أن الكاثود العضوي يمكنه التغلب على هذه المشكلة.

يعتبر الكاثود العضوي أكثر مرونة ويمكنه الحفاظ على الاتصال في جميع الأوقات مع الواجهة التي تعمل على تحسين حياة ركوب الدراجات. قال الباحثون إن الاتصال ظل ثابتًا خلال 200 دورة على الأقل. قال فانغ هاو ، طالب دكتوراه وعضو في فريق ياو: "إذا كان لديك اتصال موثوق به بين القطب الكهربائي والإلكتروليت ، فستكون لديك فرصة عظيمة لإنشاء بطارية صلبة عالية الأداء".


شاهد الفيديو: طريقة إصلاح حـاسوب لا يريد الإشتغـال و البطارية من الداخل (شهر اكتوبر 2021).