ຂ່າວອຸດສາຫະກໍາ

ການອອກແບບແບັດເຕີຣີໃcould່ສາມາດເຮັດໃຫ້ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າກະຕຸ້ນ

2021-06-16
ຄວາມກ້າວ ໜ້າ ທີ່ ສຳ ຄັນໃນສະຖາປັດຕະຍະ ກຳ ແບັດເຕີຣີສາມາດເປັນຄວາມກ້າວ ໜ້າ ສຳ ລັບພາຫະນະໄຟຟ້າແລະການເກັບມ້ຽນຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ.



ຕົວຢ່າງຂອງ 'Cambridge crude' €” ເປັນສານສີດໍາ, ມີຄວາມ ໜຽວ ທີ່ສາມາດນໍາໃຊ້ແບັດເຕີຣີຊະນິດໃefficient່ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ຕົ້ນແບບຂອງແບັດເຕີຣີໄຫຼເຄິ່ງແຂງແມ່ນເຫັນຢູ່ທາງຫຼັງຂອງຂວດ.



ສະມາຊິກຂອງທີມຄົ້ນຄ້ວາລວມມີ (ຈາກຊ້າຍຫາຂວາ) ຈົບການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ Mihai Duduta €€ ˜10, Prof. W. Craig Carter, ນັກສຶກສາຈົບການສຶກສາ Bryan Ho, ແລະ Prof. Yet-Ming Chiang.

ວິທີການໃically່ຢ່າງຮຸນແຮງໃນການອອກແບບແບັດເຕີຣີ, ພັດທະນາໂດຍນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ MIT, ສາມາດສະ ໜອງ ທາງເລືອກທີ່ມີນ້ ຳ ໜັກ ເບົາແລະລາຄາຖືກໃຫ້ກັບແບັດເຕີຣີທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ ສຳ ລັບພາຫະນະໄຟຟ້າແລະຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ. ເທັກໂນໂລຍີແມ້ກະທັ້ງສາມາດເຮັດໃຫ້ batteries œ uel uel uel uel œœœ batteries batteries batteries batteries batteries.

ແບັດເຕີຣີໃrel່ອາໄສສະຖາປັດຕະຍະ ກຳ ທີ່ມີນະວັດຕະ ກຳ ທີ່ເອີ້ນວ່າເຊລໄຫຼເຄິ່ງແຂງ, ເຊິ່ງອະນຸພາກແຂງຖືກລະງັບຢູ່ໃນຂອງແຫຼວບັນທຸກແລະຖືກສູບຜ່ານລະບົບ. ໃນການອອກແບບນີ້, ອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງແບັດເຕີຣີ the € electro electrodes ບວກແລະລົບ, ຫຼື cathodes ແລະ anodes are are ແມ່ນປະກອບດ້ວຍອະນຸພາກທີ່ຖືກໂຈະໄວ້ໃນ electrolyte ແຫຼວ. ການລະງັບສອງຢ່າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຖືກສູບຜ່ານລະບົບທີ່ແຍກອອກໂດຍເຄື່ອງກັ່ນຕອງ, ເຊັ່ນເຍື່ອທີ່ມີຮູບາງ thin.

ວຽກງານດັ່ງກ່າວໄດ້ດໍາເນີນໂດຍ Mihai Duduta ™€™ 10 ແລະນັກສຶກສາທີ່ຮຽນຈົບ Bryan Ho, ພາຍໃຕ້ການນໍາພາຂອງອາຈານຂອງວິທະຍາສາດວັດສະດຸ W. Craig Carter ແລະ Yet-Ming Chiang. ມັນໄດ້ຖືກອະທິບາຍຢູ່ໃນເອກະສານທີ່ຕີພິມໃນວັນທີ 20 ພຶດສະພາໃນວາລະສານ Advanced Energy Materials. ເອກະສານສະບັບນີ້ໄດ້ຖືກຂຽນຮ່ວມກັນໂດຍການໄປຢ້ຽມຢາມນັກວິທະຍາສາດການຄົ້ນຄວ້າ Pimpa Limthongkul €€™™ 02, postdoc Vanessa Wood €€™ and 10 ແລະນັກສຶກສາທີ່ຮຽນຈົບ Victor Brunini €€ 08.

ລັກສະນະ ສຳ ຄັນອັນ ໜຶ່ງ ຂອງການອອກແບບໃis່ແມ່ນວ່າມັນແຍກສອງ ໜ້າ ທີ່ຂອງແບັດເຕີຣີ st € st ເກັບຮັກສາພະລັງງານຈົນກວ່າມັນຕ້ອງການ, ແລະປ່ອຍພະລັງງານນັ້ນອອກເມື່ອມັນຕ້ອງການໃຊ້ into into ເຂົ້າໄປໃນໂຄງສ້າງທາງກາຍຕ່າງຫາກ. ຊຽງກ່າວວ່າ (ໃນແບັດເຕີຣີ ທຳ ມະດາ, ການເກັບຮັກສາແລະການປ່ອຍທັງສອງແມ່ນຢູ່ໃນໂຄງສ້າງອັນດຽວກັນ.) ການແຍກ ໜ້າ ທີ່ເຫຼົ່ານີ້meansາຍຄວາມວ່າແບັດເຕີຣີສາມາດອອກແບບໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບກວ່າ, ຊຽງກ່າວ.

ການອອກແບບໃshould່ຄວນເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະຫຼຸດຂະ ໜາດ ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງລະບົບແບັດເຕີຣີທີ່ສົມບູນ, ລວມທັງການສະ ໜັບ ສະ ໜູນ ໂຄງສ້າງແລະຕົວເຊື່ອມຕໍ່ທັງ,ົດລົງ, ປະມານເຄິ່ງ ໜຶ່ງ ຂອງລະດັບປັດຈຸບັນ. ການຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍນັ້ນອາດຈະເປັນກຸນແຈເພື່ອເຮັດໃຫ້ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າສາມາດແຂ່ງຂັນໄດ້ຢ່າງເຕັມທີ່ກັບຍານພາຫະນະທີ່ໃຊ້ແກັສຫຼືກາຊວນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າກ່າວວ່າ.

ຄວາມໄດ້ປຽບອີກອັນ ໜຶ່ງ ທີ່ອາດເປັນໄປໄດ້ແມ່ນຢູ່ໃນການ ນຳ ໃຊ້ຍານພາຫະນະ, ລະບົບດັ່ງກ່າວຈະອະນຸຍາດໃຫ້ມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນການສາກແບັດເຕີຣີພຽງແຕ່ໂດຍການສູບນ້ ຳ ມັນອອກແລະປ້ ຳ ນ້ ຳ ອອກໃfresh່, ສາກເຕັມຫຼືທົດແທນຖັງໄດ້ຄືກັບຢາງລົດ. ຢູ່ບ່ອນຢຸດ, ໃນຂະນະທີ່ຍັງຮັກສາທາງເລືອກໃນການສາກໄຟໃສ່ວັດສະດຸທີ່ມີຢູ່ແລ້ວເມື່ອເວລາທີ່ອະນຸຍາດ.

ແບັດເຕີຣີທີ່ໄຫຼໄດ້ມີມາເປັນເວລາ ໜຶ່ງ ແລ້ວ, ແຕ່ໄດ້ໃຊ້ທາດແຫຼວທີ່ມີຄວາມ ໜາ ແໜ້ນ ຂອງພະລັງງານຕໍ່າຫຼາຍ (ປະລິມານພະລັງງານທີ່ສາມາດເກັບໄວ້ໃນປະລິມານທີ່ກໍານົດໄວ້). ດ້ວຍເຫດນີ້, ແບັດເຕີຣີໄຫຼທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຈຶ່ງໃຊ້ພື້ນທີ່ຫຼາຍກວ່າຈຸລັງນໍ້າມັນແລະຕ້ອງການສູບນໍ້າຂອງເຂົາເຈົ້າຢ່າງໄວ, ຫຼຸດປະສິດທິພາບຂອງມັນລົງຕື່ມ.

ແບັດເຕີຣີເຄິ່ງແຂງໂຕໃnew່ທີ່ບຸກເບີກໂດຍຊຽງແລະເພື່ອນຮ່ວມງານເອົາຊະນະຂໍ້ ຈຳ ກັດນີ້, ສະ ໜອງ ການປັບປຸງຄວາມ ໜາ ແໜ້ນ ຂອງພະລັງງານຫຼາຍກວ່າ 10 ເທົ່າຕໍ່ກັບແບັດເຕີຣີໄຫຼຂອງແຫຼວໃນປະຈຸບັນ, ແລະການຜະລິດລາຄາຖືກກວ່າແບັດເຕີຣີລິທຽມ-ໄອອອນທົ່ວໄປ. ເນື່ອງຈາກວັດສະດຸດັ່ງກ່າວມີຄວາມ ໜາ ແໜ້ນ ຂອງພະລັງງານສູງດັ່ງນັ້ນ, ມັນບໍ່ ຈຳ ເປັນຕ້ອງສູບຢ່າງໄວເພື່ອສະ ໜອງ ພະລັງງານຂອງມັນ. ຊຽງເວົ້າວ່າ: "ມັນເປັນປະເພດອົກຫັກ." ເນື່ອງຈາກວ່າສານລະງັບມີລັກສະນະຫຼັ່ງໄຫຼແລະຄ້າຍຄືກັບນໍ້າມັນດໍາແລະສາມາດນໍາໄປໃຊ້ແທນນໍ້າມັນສໍາລັບການຂົນສົ່ງໄດ້, Carter ເວົ້າວ່າ, "ພວກເຮົາເອີ້ນມັນວ່າ ˜ amb amb ແຄມບຣິດ." €™â

ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ ສຳ ຄັນໂດຍທີມງານຂອງຊຽງແມ່ນວ່າມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະລວມໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງແບັດເຕີຣີທີ່ມີນ້ ຳ ໄຫລເຂົ້າກັບເຄມີທີ່ພິສູດແລ້ວຂອງແບັດເຕີຣີລິທຽມ-ໄອອອນໂດຍການຫຼຸດວັດສະດຸແຂງຂອງແບັດເຕີຣີລົງເປັນອະນຸພາກນ້ອຍ tiny ທີ່ສາມາດເອົາໄປ ນຳ ໄດ້. ການລະງັບທາດແຫຼວ similar similar” ຄ້າຍຄືກັບວິທີທີ່ດິນຊາຍໄຫຼລົງໄດ້ຄືກັບຂອງແຫຼວເຖິງແມ່ນວ່າມັນປະກອບດ້ວຍສ່ວນຫຼາຍເປັນຂອງແຂງ. "ພວກເຮົາກໍາລັງໃຊ້ສອງເຕັກໂນໂລຍີທີ່ພິສູດແລ້ວ, ແລະເອົາມັນເຂົ້າກັນ," Carter ເວົ້າ.

ນອກ ເໜືອ ໄປຈາກການ ນຳ ໃຊ້ທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນພາຫະນະ, ລະບົບແບັດເຕີຣີໃcould່ສາມາດປັບຂະ ໜາດ ໄດ້ເຖິງຂະ ໜາດ ໃຫຍ່ຫຼາຍດ້ວຍລາຄາຖືກ. ອັນນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ມັນເsuitedາະສົມເປັນພິເສດສໍາລັບການເກັບມ້ຽນໄຟຟ້າຂະ ໜາດ ໃຫຍ່ສໍາລັບສາທາລະນູປະໂພກ, ມີທ່າແຮງທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ແຫຼ່ງໄຟຟ້າບໍ່ຕໍ່ເນື່ອງ, ບໍ່ສາມາດຄາດເດົາໄດ້ເຊັ່ນ: ພະລັງງານລົມແລະແສງຕາເວັນເພື່ອປະຕິບັດໄດ້ສໍາລັບການສະ ໜອງ ພະລັງງານໄຟຟ້າ.

ທີມງານໄດ້ວາງແຜນທີ່ຈະ“ ສ້າງຄືນໃbattery່ແບັດເຕີຣີທີ່ສາມາດສາກໄດ້”, ທ່ານຊຽງກ່າວ. ແຕ່ອຸປະກອນທີ່ເຂົາເຈົ້າສ້າງຂຶ້ນມານັ້ນມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ທັງfamilyົດຄອບຄົວຂອງລະບົບbatteryໍ້ໄຟໃnew່, ເພາະວ່າມັນເປັນສະຖາປັດຕະຍະ ກຳ ການອອກແບບທີ່ບໍ່ໄດ້ເຊື່ອມໂຍງກັບເຄມີສາດສະເພາະໃດນຶ່ງ. ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ພາຍໃນລະບົບການໄຫຼເຄິ່ງແຂງ. says €âພວກເຮົາຈະຄິດຫາສິ່ງທີ່ສາມາດພັດທະນາໄດ້ໃນມື້ນີ້, €€ says says says says says says says says says as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as as.

Yury Gogotsi, ອາຈານມະຫາວິທະຍາໄລດີເດັ່ນທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Drexel ແລະຜູ້ອໍານວຍການສະຖາບັນ Nanotechnology ຂອງ Drexel ກ່າວວ່າ, "ການສາທິດຂອງແບັດເຕີຣີ lithium-ion ເຄິ່ງແຂງແມ່ນເປັນຄວາມກ້າວ ໜ້າ ທີ່ສໍາຄັນທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ໄດ້ປະເພດຂີ້ເຫຍື້ອສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້." ສໍາລັບການເກັບຮັກສາພະລັງງານໄຟຟ້າ. "ຄວາມກ້າວ ໜ້າ ນີ້, ລາວເວົ້າວ່າ," ມັນມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍສໍາລັບອະນາຄົດຂອງການຜະລິດແລະການເກັບຮັກສາພະລັງງານ. "

Gogotsi ເຕືອນວ່າການຜະລິດແບັດເຕີຣີດັ່ງກ່າວໃຫ້ເປັນການປະຕິບັດໄດ້ໃນທາງການຄ້າຈະຕ້ອງມີການຄົ້ນຄ້ວາເພື່ອຊອກຫາວັດສະດຸ cathode ແລະ anode ແລະ electrolytes ທີ່ດີກວ່າ, ແຕ່ເພີ້ມຕື່ມວ່າ, "ຂ້ອຍບໍ່ເຫັນບັນຫາພື້ນຖານທີ່ບໍ່ສາມາດແກ້ໄຂໄດ້". ບັນຫາວິສະວະກໍາ. ແນ່ນອນ, ການພັດທະນາລະບົບການເຮັດວຽກທີ່ສາມາດແຂ່ງຂັນກັບແບັດເຕີຣີທີ່ມີຢູ່ໃນປະຈຸບັນນີ້ໃນດ້ານລາຄາແລະປະສິດທິພາບອາດຈະໃຊ້ເວລາຫຼາຍປີ

ຊຽງ, ເຊິ່ງຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ອນ ໜ້າ ນີ້ກ່ຽວກັບເຄມີຂອງແບັດເຕີຣີ lithium-ion ໄດ້ ນຳ ໄປສູ່ການສ້າງຕັ້ງ MIT spinoff A123 Systems ໃນປີ 2001, ກ່າວວ່າເຕັກໂນໂລຍີທັງສອງແມ່ນເປັນສິ່ງເສີມ, ແລະແກ້ໄຂບັນຫາການ ນຳ ໃຊ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຕົວຢ່າງ, ແບັດເຕີຣີແບບເຄິ່ງແຂງໂຕໃnew່ອາດຈະບໍ່ເsuitableາະສົມກັບການໃຊ້ງານຂະ ໜາດ ນ້ອຍເຊັ່ນ: ເຄື່ອງມື, ຫຼືບ່ອນທີ່ຕ້ອງການພະລັງງານແຮງສູງລະເບີດສັ້ນ where ບ່ອນທີ່ແບັດເຕີຣີ A123 ດີເລີດ.

ເຕັກໂນໂລຍີໃis່ ກຳ ລັງໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດໃຫ້ກັບບໍລິສັດທີ່ຊື່ວ່າ 24M Technologies, ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນລະດູຮ້ອນທີ່ຜ່ານມາໂດຍ Chiang ແລະ Carter ພ້ອມກັບຜູ້ປະກອບການ Throop Wilder, ເຊິ່ງເປັນປະທານຂອງບໍລິສັດ. ບໍລິສັດໄດ້ລະດົມທຶນໄປແລ້ວຫຼາຍກວ່າ 16 ລ້ານໂດລາສະຫະລັດແລະທຶນການຄົ້ນຄວ້າຂອງລັດຖະບານກາງ.

ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຍີດັ່ງກ່າວແມ່ນໄດ້ຮັບການສະ ໜັບ ສະ ໜູນ ທຶນສ່ວນ ໜຶ່ງ ຈາກການຊ່ວຍເຫຼືອຈາກອົງການໂຄງການວິໄຈຂັ້ນສູງຂອງກະຊວງປ້ອງກັນປະເທດສະຫະລັດອາເມລິກາແລະອົງການໂຄງການຄົ້ນຄ້ວາຂັ້ນສູງຂອງພະລັງງານ (ARPA-E). ການສືບຕໍ່ຄົ້ນຄ້ວາກ່ຽວກັບເທັກໂນໂລຍີແມ່ນເກີດຂຶ້ນສ່ວນ ໜຶ່ງ ຢູ່ທີ່ 24M, ບ່ອນທີ່ບາງຄົນຮຽນຈົບ MIT ທີ່ຜ່ານມາຜູ້ທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນໂຄງການແມ່ນເປັນສ່ວນ ໜຶ່ງ ຂອງທີມ; ຢູ່ MIT, ບ່ອນທີ່ອາຈານ Angela Belcher ແລະ Paula Hammond ເປັນຜູ້ຮ່ວມສືບສວນ-ສອບສວນ; ແລະທີ່ Rutgers, ກັບອາຈານ Glenn Amatucci.

ເປົ້າofາຍຂອງວຽກງານທີ່ ກຳ ລັງ ດຳ ເນີນຢູ່ຂອງທີມ, ພາຍໃຕ້ການຊ່ວຍເຫຼືອ ARPA-E ສາມປີທີ່ໄດ້ຮັບລາງວັນໃນເດືອນກັນຍາ 2010, ແມ່ນຈະມີ, ໃນຕອນທ້າຍຂອງໄລຍະການຊ່ວຍເຫຼືອ, ຈະມີການເຮັດວຽກເຕັມຮູບແບບ, ລະບົບຕົ້ນແບບຫຼຸດຂະ ໜາດ. €€ says ຊຽງເວົ້າວ່າ, ພ້ອມທີ່ຈະໄດ້ຮັບການອອກແບບເພື່ອຜະລິດເພື່ອທົດແທນbatteriesໍ້ໄຟລົດໄຟຟ້າທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ.