(funció(w,d,s,l,i){w[l]=w[l]||[];w[l].push({'gtm.start': new Date().getTime() ,event:'gtm.js'});var f=d.getElementsByTagName(s)[0], j=d.createElement(s),dl=l!='dataLayer'?'&l='+l:' ';j.async=true;j.src= 'https://www.googletagmanager.com/gtm.js?id='+i+dl;f.parentNode.insertBefore(j,f); })(finestra ,document,'script','dataLayer','GTM-5FPJ7HX');
Home / Bloc / Els enginyers han desenvolupat un separador que estabilitza els electròlits gasosos per fer que les bateries de temperatura ultra baixa siguin més segures

Els enginyers han desenvolupat un separador que estabilitza els electròlits gasosos per fer que les bateries de temperatura ultra baixa siguin més segures

20 Oct, 2021

By hoppt

Segons informes de mitjans estrangers, els nanoenginyers de la Universitat de Califòrnia a San Diego han desenvolupat un separador de bateries que pot actuar com a barrera entre el càtode i l'ànode per evitar que l'electròlit gasós de la bateria es vaporitzi. El nou diafragma evita que s'acumuli la pressió interna de la tempesta, evitant així que la bateria s'infle i exploti.

El líder de la investigació, Zheng Chen, professor de nanoenginyeria a la Jacobs School of Engineering de la Universitat de Califòrnia, San Diego, va dir: "En atrapar molècules de gas, la membrana pot actuar com a estabilitzador d'electròlits volàtils".

El nou separador pot millorar el rendiment de la bateria a temperatures molt baixes. La cèl·lula de la bateria que utilitza el diafragma pot funcionar a menys de 40 ° C i la capacitat pot arribar a ser de 500 mil·liamperies hores per gram, mentre que la bateria comercial del diafragma té gairebé zero potència en aquest cas. Els investigadors diuen que, fins i tot si es deixa sense utilitzar durant dos mesos, la capacitat de les cèl·lules de la bateria encara és alta. Aquest rendiment demostra que el diafragma també pot allargar la vida útil d'emmagatzematge. Aquest descobriment permet als investigadors assolir encara més el seu objectiu: produir bateries que puguin proporcionar electricitat als vehicles en entorns gelats, com ara naus espacials, satèl·lits i vaixells d'aigües profundes.

Aquesta investigació es basa en un estudi al laboratori de Ying Shirley Meng, professora de nanoenginyeria a la Universitat de Califòrnia, San Diego. Aquesta investigació utilitza un electròlit de gas liquat particular per desenvolupar una bateria que pugui mantenir un bon rendiment en un entorn menys 60 °C per primera vegada. Entre ells, l'electròlit de gas liquat és un gas que es liqua aplicant pressió i és més resistent a les baixes temperatures que els electròlits líquids tradicionals.

Però aquest tipus d'electròlit té un defecte; és fàcil canviar de líquid a gas. Chen va dir: "Aquest problema és el major problema de seguretat per a aquest electròlit". S'ha d'augmentar la pressió per condensar les molècules líquides i mantenir l'electròlit en estat líquid per utilitzar l'electròlit.

El laboratori de Chen va col·laborar amb Meng i Tod Pascal, professor de nanoenginyeria a la Universitat de Califòrnia, San Diego, per resoldre aquest problema. Combinant l'experiència d'experts en informàtica com Pascal amb investigadors com Chen i Meng, s'ha desenvolupat un mètode per liquar l'electròlit vaporitzat sense aplicar massa pressió ràpidament. El personal esmentat anteriorment està afiliat al Centre de Ciència i Enginyeria de Recerca de Materials (MRSEC) de la Universitat de Califòrnia, San Diego.

Aquest mètode es basa en un fenomen físic en què les molècules de gas es condensen espontàniament quan estan atrapades en petits espais a nanoescala. Aquest fenomen s'anomena condensació capil·lar, que pot fer que el gas es torni líquid a una pressió més baixa. L'equip d'investigació va utilitzar aquest fenomen per construir un separador de bateries que pugui estabilitzar l'electròlit en bateries de temperatura ultra baixa, un electròlit de gas liquat fet de gas fluorometà. Els investigadors van utilitzar un material cristal·lí porós anomenat marc orgànic metall (MOF) per crear la membrana. L'únic del MOF és que està ple de porus minúsculs, que poden atrapar molècules de gas fluorometà i condensar-les a una pressió relativament baixa. Per exemple, el fluorometà normalment es redueix a menys 30 °C i té una força de 118 psi; però si s'utilitza MOF, la pressió de condensació del porós a la mateixa temperatura és de només 11 psi.

Chen va dir: "Aquest MOF redueix significativament la pressió necessària perquè l'electròlit funcioni. Per tant, la nostra bateria pot proporcionar una gran quantitat de capacitat a baixes temperatures sense degradació". Els investigadors van provar un separador basat en MOF en una bateria d'ions de liti. . La bateria d'ions de liti consta d'un càtode de fluorocarboni i un ànode de metall de liti. Pot omplir-lo amb un electròlit de fluorometà gasós a una pressió interna de 70 psi, molt inferior a la pressió necessària per liquar el fluorometà. La bateria encara pot mantenir el 57% de la seva capacitat a temperatura ambient a menys 40 °C. En canvi, a la mateixa temperatura i pressió, la potència d'una bateria de diafragma comercial que utilitza un electròlit gasós que conté fluorometà és gairebé nul·la.

Els microporus basats en el separador MOF són la clau perquè aquests microporus poden mantenir més electròlits fluint a la bateria fins i tot a pressió reduïda. El diafragma comercial té porus grans i no pot retenir molècules d'electròlits gasosos a pressió reduïda. Però la microporositat no és l'única raó per la qual el diafragma funciona bé en aquestes condicions. El diafragma dissenyat pels investigadors també permet que els porus formin un camí continu d'un extrem a l'altre, assegurant així que els ions de liti puguin fluir lliurement a través del diafragma. A la prova, la conductivitat iònica de la bateria que utilitza el nou diafragma a menys 40 °C és deu vegades la de la bateria que utilitza el diafragma comercial.

L'equip de Chen està provant actualment separadors basats en MOF en altres electròlits. Chen va dir: "Hem vist efectes similars. Mitjançant l'ús d'aquest MOF com a estabilitzador, es poden adsorbir diverses molècules d'electròlits per millorar la seguretat de la bateria, incloses les tradicionals bateries de liti amb electròlits volàtils".

tancar_blanc
tancar

Escriu la consulta aquí

respon en 6 hores, qualsevol pregunta és benvinguda!