ຂ່າວອຸດສາຫະກໍາ

ການອອກແບບໃCould່ສາມາດເປີດ ນຳ ໃຊ້ແບັດເຕີຣີ Lithium-Ion ທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກວ່າ

2021-06-16
ຫົວຂໍ້:
ແບັດເຕີຣີ, ເຕັກໂນໂລຍີ, ພະລັງງານ, Lithium-Ion, MIT
ໂດຍ DAVID L. CHANDLER, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY MARCH 26, 2021



ການໃຊ້ໄຟຟ້ານິວເຄຼຍອັນໃnovel່ສາມາດອະນຸຍາດໃຫ້ມີຂົ້ວໄຟຟ້າໂລຫະທີ່ກ້າວ ໜ້າ ແລະແຮງດັນໄຟຟ້າສູງຂຶ້ນ, ເພີ່ມຄວາມສາມາດແລະຊີວິດການເປັນວົງຈອນ.

ແບັດເຕີຣີ Lithium-ion ໄດ້ເຮັດໃຫ້ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກເບົາທີ່ສາມາດພົກພາໄປໄດ້ໃນເວລານີ້, ພ້ອມທັງການຂະຫຍາຍການຜະລິດລົດໄຟຟ້າຢ່າງໄວ. ແຕ່ວ່ານັກຄົ້ນຄວ້າໃນທົ່ວໂລກກໍາລັງສືບຕໍ່ຊຸກຍູ້ຂໍ້ຈໍາກັດເພື່ອບັນລຸຄວາມຫນາແຫນ້ນດ້ານພະລັງງານທີ່ມີຫຼາຍຂຶ້ນເລື້ອຍ the the €” ຈໍານວນພະລັງງານທີ່ສາມາດເກັບຮັກສາໄວ້ໃນປະລິມານຂອງວັດຖຸ given given” ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນທີ່ມີຢູ່ແລະມີທ່າແຮງໃນການເປີດໃຊ້ເຄື່ອງໃnew່. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກເຊັ່ນ drones ໄລຍະຍາວແລະຫຸ່ນຍົນ.

ວິທີການທີ່ມີຄວາມຫວັງອັນນຶ່ງແມ່ນການໃຊ້ຂົ້ວໄຟຟ້າໂລຫະແທນທີ່ຈະໃຊ້ກຼາຟ ທຳ ມະດາ, ດ້ວຍແຮງດັນສາກໄຟທີ່ສູງກວ່າຢູ່ໃນ cathode. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຄວາມພະຍາຍາມເຫຼົ່ານັ້ນໄດ້ຖືກຂັດຂວາງໂດຍປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຫຼາຍຢ່າງເກີດຂຶ້ນກັບໄຟຟ້າທີ່ແຍກໄຟຟ້າ. ດຽວນີ້, ທີມນັກຄົ້ນຄ້ວາຢູ່ທີ່ MIT ແລະບ່ອນອື່ນ has ໄດ້ພົບເຫັນເອເລັກໂທຼນິກໃnovel່ທີ່ເອົາຊະນະບັນຫາເຫຼົ່ານີ້ແລະສາມາດເຮັດໃຫ້ມີການກະໂດດພະລັງງານຕໍ່ນໍ້າ ໜັກ ຂອງແບັດເຕີຣີລຸ້ນຕໍ່ໄປໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ໂດຍບໍ່ຕ້ອງເສຍສະລະຊີວິດຂອງວົງຈອນ.

ການຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ຖືກລາຍງານຢູ່ໃນວາລະສານ Nature Energy ຢູ່ໃນເອກະສານຂອງອາຈານ MIT Ju Li, Yang Shao-Horn, ແລະ Jeremiah Johnson; ໄປສະນີ Weijiang Xue; ແລະອີກ 19 ຄົນຢູ່ MIT, ສອງຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ, ແລະບ່ອນອື່ນ. ນັກຄົ້ນຄວ້າກ່າວວ່າການຄົ້ນພົບສາມາດເຮັດໃຫ້ແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນເປັນໄປໄດ້, ເຊິ່ງປະຈຸບັນໂດຍປົກກະຕິແລ້ວສາມາດເກັບຮັກສາໄດ້ປະມານ 260 ວັດຕໍ່ຊົ່ວໂມງຕໍ່ກິໂລ, ເພື່ອເກັບຮັກສາປະມານ 420 ວັດໂມງຕໍ່ກິໂລ. ນັ້ນຈະແປເປັນຂອບເຂດທີ່ຍາວກວ່າ ສຳ ລັບລົດໄຟຟ້າແລະການປ່ຽນແປງທີ່ຍືນຍາວກວ່າໃນອຸປະກອນພົກພາ.



ຮູບພາບ tomography X-ray ທີ່ຖ່າຍຢູ່ທີ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Brookhaven ສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຕກຂອງອະນຸພາກໃນ ໜຶ່ງ ຂົ້ວໄຟຟ້າຂອງເຊັລແບັດເຕີຣີທີ່ໃຊ້ໄຟຟ້າໄຟຟ້າ ທຳ ມະດາ (ດັ່ງທີ່ເຫັນຢູ່ເບື້ອງຊ້າຍ). ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຄົ້ນພົບວ່າການໃຊ້ໄຟຟ້ານິວເຄຼຍອັນໃnovel່ໄດ້ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກີດການແຕກນີ້ໄດ້ (ຂວາ). ສິນເຊື່ອ: ມາລະຍາດຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າ

ວັດຖຸດິບພື້ນຖານສໍາລັບເອເລັກໂທຼນິກນີ້ແມ່ນລາຄາບໍ່ແພງ (ເຖິງແມ່ນວ່າທາດປະສົມລະດັບປານກາງອັນ ໜຶ່ງ ແມ່ນຍັງມີລາຄາແພງເພາະວ່າມັນຢູ່ໃນການນໍາໃຊ້ທີ່ຈໍາກັດ), ແລະຂັ້ນຕອນການເຮັດໃຫ້ມັນງ່າຍດາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມກ້າວ ໜ້າ ນີ້ສາມາດຈັດຕັ້ງປະຕິບັດໄດ້ຂ້ອນຂ້າງໄວ, ນັກຄົ້ນຄວ້າກ່າວວ່າ.

Johnson, ອາຈານສອນເຄມີສາດອະທິບາຍວ່າ electrolyte ເອງບໍ່ແມ່ນສິ່ງໃnew່. ມັນໄດ້ຖືກພັດທະນາສອງສາມປີກ່ອນໂດຍສະມາຊິກບາງຄົນຂອງທີມຄົ້ນຄ້ວານີ້, ແຕ່ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ມັນແມ່ນສ່ວນ ໜຶ່ງ ຂອງຄວາມພະຍາຍາມເພື່ອພັດທະນາແບັດເຕີຣີ lithium-air, ເຊິ່ງເຫັນວ່າເປັນທາງອອກທີ່ດີທີ່ສຸດໃນໄລຍະຍາວເພື່ອເພີ່ມຄວາມ ໜາ ແໜ້ນ ຂອງພະລັງງານແບັດເຕີຣີໃຫ້ສູງສຸດ. ແຕ່ວ່າຍັງມີອຸປະສັກຫຼາຍຢ່າງທີ່ຍັງປະເຊີນກັບການພັດທະນາແບັດເຕີຣີດັ່ງກ່າວ, ແລະເຕັກໂນໂລຍີນັ້ນອາດຈະຍັງອີກຫຼາຍປີ. ໃນເວລານີ້, ການ ນຳ ໃຊ້ electrolyte ນັ້ນໃສ່ກັບແບັດເຕີຣີ lithium-ion ດ້ວຍ electrodes ໂລຫະກາຍເປັນສິ່ງທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ໄວຫຼາຍ.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃຫມ່ຂອງວັດສະດຸໄຟຟ້ານີ້ໄດ້ຖືກພົບເຫັນ what what what what what what what what what €€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€€ initially € initially € initially initially initially Sha.

Johnson ກ່າວວ່າ "ມັນຍັງບໍ່ມີຫຍັງທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ມີແບັດເຕີຣີລິທຽມອາກາດທີ່ສາມາດສາກໄດ້ໄດ້ດີ", Johnson ກ່າວ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ພວກເຮົາໄດ້ອອກແບບໂມເລກຸນອິນຊີເຫຼົ່ານີ້ທີ່ພວກເຮົາຫວັງວ່າຈະສາມາດໃຫ້ຄວາມstabilityັ້ນຄົງໄດ້, ເມື່ອປຽບທຽບກັບເອເລັກໂຕຣນິກຂອງແຫຼວທີ່ມີຢູ່. ຜົນກະທົບ. ຈາກນັ້ນ, ເຮັດວຽກຮ່ວມກັບກຸ່ມຂອງLiâ, postdoc Xue ຕັດສິນໃຈທົດລອງວັດສະດຸນີ້ດ້ວຍ cathodes ມາດຕະຖານຫຼາຍກວ່ານີ້ແທນ.

ປະເພດຂອງຂົ້ວໄຟຟ້າbatteryໍ້ໄຟທີ່ເຂົາເຈົ້າໃຊ້ໃນຕອນນີ້ກັບໄຟຟ້າທາດນີກອອກໄຊປະກອບດ້ວຍທາດ cobalt ແລະແມງການີສ, ຊຶ່ງເປັນອາຊີບຂອງອຸດສາຫະ ກຳ ລົດໄຟຟ້າທຸກມື້ນີ້, Li ກ່າວວ່າ, ອາຈານສອນວິທະຍາສາດນິວເຄຼຍ. ແລະວິສະວະກໍາແລະວິສະວະກໍາວັດສະດຸແລະວິສະວະກໍາ.
 
ເນື່ອງຈາກວັດສະດຸຂົ້ວໄຟຟ້າຂະຫຍາຍແລະເຮັດສັນຍາ anisotropically ຍ້ອນວ່າມັນຖືກສາກແລະປ່ອຍອອກມາ, ອັນນີ້ສາມາດນໍາໄປສູ່ການແຕກແລະການທໍາລາຍການປະຕິບັດເມື່ອນໍາໃຊ້ກັບ electrolytes ທໍາມະດາ. ແຕ່ວ່າໃນການທົດລອງຮ່ວມມືກັບຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Brookhaven, ນັກຄົ້ນຄວ້າພົບວ່າການນໍາໃຊ້ electrolyte ໃreduced່ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເຮັດໃຫ້ການເຊື່ອມໂຊມຂອງການກັດກ່ອນການກັດກ່ອນ.

ບັນຫາແມ່ນວ່າປະລໍາມະນູໂລຫະຢູ່ໃນໂລຫະປະສົມມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະລະລາຍເຂົ້າໄປໃນໄຟຟ້າຂອງແຫຼວ, ສູນເສຍມວນສານແລະນໍາໄປສູ່ການແຕກຂອງໂລຫະ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, electrolyte ໃis່ແມ່ນທົນທານຕໍ່ກັບການລະລາຍດັ່ງກ່າວ. ຊອກຫາຂໍ້ມູນຈາກການທົດສອບ Brookhaven, Li ເວົ້າວ່າ, ມັນເປັນສິ່ງທີ່ ໜ້າ ຕົກໃຈຫຼາຍທີ່ເຫັນວ່າ, ຖ້າເຈົ້າພຽງແຕ່ປ່ຽນ electrolyte, ຈາກນັ້ນຮອຍແຕກທັງtheseົດເຫຼົ່ານີ້ຈະຫາຍໄປ. ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຫຼາຍ, ແລະໂລຫະການປ່ຽນແປງ "ບໍ່ມີຄວາມສາມາດລະລາຍໄດ້ຫຼາຍ" ໃນເອເລັກໂຕຣນິກໃthese່ເຫຼົ່ານີ້.

ລາວເວົ້າວ່ານັ້ນແມ່ນການປະສົມປະສານທີ່ ໜ້າ ປະຫລາດໃຈ, ເພາະວ່າວັດສະດຸຍັງອະນຸຍາດໃຫ້ lithium ions ສາມາດຜ່ານກົນໄກທີ່ ສຳ ຄັນທີ່ແບັດເຕີຣີໄດ້ສາກແລະສາກໄຟອອກໄດ້ while while ໃນຂະນະທີ່ກີດຂວາງບໍ່ໃຫ້ທາດອື່ນationsທີ່ເອີ້ນວ່າໂລຫະການປ່ຽນແປງເຂົ້າມາ. ການສະສົມທາດປະສົມທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂົ້ວໄຟຟ້າຫຼັງຈາກຮອບວຽນການສາກ-ສາກໄຟອອກມາໄດ້ຫຼຸດລົງຫຼາຍກວ່າສິບເທົ່າເມື່ອທຽບໃສ່ກັບໄຟຟ້າມາດຕະຖານ.

Shao-Horn, ອາຈານວິສະວະ ກຳ ກົນຈັກແລະວິສະວະ ກຳ ວັດສະດຸແລະວິສະວະ ກຳ ກ່າວວ່າâ rol œ electrolyte ແມ່ນທົນຕໍ່ສານເຄມີຕໍ່ຕ້ານການຜຸພັງຂອງວັດສະດຸທີ່ເຮັດດ້ວຍນິກເກີນທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ປ້ອງກັນການແຕກຫັກຂອງອະນຸພາກແລະສະຖຽນລະພາບຂອງຂົ້ວໄຟຟ້າໃນລະຫວ່າງການຂີ່ຈັກຍານ. rol œœ electrolyte ຍັງຊ່ວຍໃຫ້ການປອກແລະການຊຸບໂລຫະ lithium ທີ່stableັ້ນຄົງແລະປີ້ນກັບກັນໄດ້, ເປັນບາດກ້າວອັນ ສຳ ຄັນໄປສູ່ການເຮັດໃຫ້ແບັດເຕີຣີ lithium-metal ສາມາດສາກໄດ້ກັບພະລັງງານສອງເທົ່າຂອງແບັດເຕີຣີ lithium-ion ທີ່ທັນສະໄ. ການຄົ້ນພົບນີ້ຈະກະຕຸ້ນການຄົ້ນຫາແລະການອອກແບບ electrolyte ຕື່ມອີກຂອງ electrolytes ແຫຼວສໍາລັບbatteriesໍ້ໄຟ lithium-metal ທີ່ເປັນຄູ່ແຂ່ງກັບຜູ້ທີ່ມີ electrolytes ຂອງລັດແຂງ.

ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການຜະລິດຂະ ໜາດ ເພື່ອໃຫ້ມີລາຄາຖືກ. Johnson ກ່າວວ່າ "ພວກເຮົາເຮັດມັນຢູ່ໃນປະຕິກິລິຍາງ່າຍ easy ອັນ ໜຶ່ງ ຈາກວັດສະດຸເລີ່ມຕົ້ນທາງການຄ້າທີ່ມີຢູ່ພ້ອມ,". ດຽວນີ້, ທາດປະສົມສານເຄມີທີ່ໃຊ້ເພື່ອສັງເຄາະໄຟຟ້າແມ່ນມີລາຄາແພງ, ແຕ່ລາວເວົ້າວ່າ, "ຂ້ອຍຄິດວ່າຖ້າພວກເຮົາສາມາດສະແດງໃຫ້ໂລກເຫັນວ່າອັນນີ້ເປັນ electrolyte ທີ່ດີສໍາລັບເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ, ການຈູງໃຈໃຫ້ຂະຫຍາຍຕື່ມອີກຈະຊ່ວຍຂັບລົດ ລາຄາລົງ

ທ່ານ Li ກ່າວວ່າເນື່ອງຈາກວ່າອັນນີ້ເປັນການທົດແທນ rop rop rop for for ສໍາລັບການປ່ຽນແປງຂອງ electrolyte ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວແລະບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີການອອກແບບລະບົບbatteryໍ້ໄຟທັງredົດຄືນໃ,່. "ບໍ່ມີອົງປະກອບລາຄາແພງ, ມັນເປັນພຽງຄາບອນແລະຟລໍຣີນເທົ່ານັ້ນ. ສະນັ້ນມັນບໍ່ ຈຳ ກັດດ້ວຍຊັບພະຍາກອນ, ມັນພຽງແຕ່ເປັນຂະບວນການ, "ລາວເວົ້າ.

ເອກະສານອ້າງອີງ: hod voltage voltage ແຮງດັນໄຟຟ້າຊັ້ນສູງ Ni-rich ຊັ້ນ Ni ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງຢູ່ໃນbatteriesໍ້ໄຟໂລຫະ Li ທີ່ໃຊ້ໄດ້ໂດຍໃຊ້ electrolyte ທີ່ໃຊ້ sulfonamide ໂດຍ Weijiang Xue, Mingjun Huang, Yutao Li, Yun Guang Zhu, Rui Gao, Xianghui Xiao, Wenxu Zhang, Sipei Li, Guiyin Xu, Yang Yu, Peng Li, Jeffrey Lopez, Daiwei Yu, Yanhao Dong, Weiwei Fan, Zhe Shi, Rui Xiong, Cheng-Jun Sun, Inhui Hwang, Wah-Keat Lee, Yang Shao-Horn, Jeremiah A. Johnson ແລະ Ju Li, ພະລັງງານ ທຳ ມະຊາດ.
DOI: 10.1038/s41560-021-00792-y

ການຄົ້ນຄວ້າດັ່ງກ່າວໄດ້ຮັບການສະ ໜັບ ສະ ໜູນ ຈາກກະຊວງພະລັງງານຂອງສະຫະລັດແລະມູນນິທິວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ, ແລະໄດ້ ນຳ ໃຊ້ສິ່ງ ອຳ ນວຍຄວາມສະດວກຢູ່ທີ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Brookhaven ແລະຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Argonne.