ຂ່າວອຸດສາຫະກໍາ

ອອກແບບຕົວຄວບຄຸມປັດຈຸບັນຄືນໃ່ເພີ່ມປະສິດທິພາບແລະຄວາມປອດໄພຂອງແບັດເຕີຣີລິທຽມ-ໄອອອນ

2021-06-16
ຫົວຂໍ້:
ເຕັກໂນໂລຍີແບັດເຕີຣີ, ພະລັງງານ, ຫ້ອງທົດລອງເຄື່ອງເລັ່ງຄວາມໄວແຫ່ງຊາດ SLAC, ແບັດເຕີຣີ Lithium-Ion
ໂດຍ SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY ຕຸລາ 26, 2020



ນັກວິທະຍາສາດຢູ່ທີ່ສະແຕນຟອດແລະ SLAC ໄດ້ອອກແບບໃconduct່ຕົວປະຈຸບັນ fo €” ແຜ່ນໂລຫະບາງ thin ທີ່ແຈກຢາຍກະແສໄຟຟ້າໄປຫາແລະມາຈາກຂົ້ວໄຟຟ້າ to to” ເພື່ອເຮັດໃຫ້ແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນເປັນນໍ້າ ໜັກ ເບົາ, ປອດໄພ, ແລະມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ. ເຂົາເຈົ້າໄດ້ທົດແທນຕົວຄວບຄຸມທອງແດງທັງ,ົດ, ກາງ, ມີຊັ້ນຂອງໂພລີເມີຣ lightweight ທີ່ມີນ້ ຳ ໜັກ ເບົາເຄືອບຢູ່ໃນທອງແດງ ultrathin (ດ້ານຂວາເທິງ), ແລະໄດ້ຕິດໄຟໄວ້ໃນຊັ້ນໂພລີເມີເພື່ອດັບໄຟ (ເບື້ອງຂວາລຸ່ມ). ສິນເຊື່ອ: Yusheng Ye/ມະຫາວິທະຍາໄລ Stanford

ການເພີ່ມໂພລິເມີແລະການປ້ອງກັນໄຟໃສ່ກັບເຄື່ອງເກັບໄຟຟ້າໃນປະຈຸບັນຂອງແບັດເຕີຣີເຮັດໃຫ້ມັນເບົາກວ່າ, ປອດໄພກວ່າແລະມີປະສິດທິພາບກວ່າປະມານ 20%.

ໃນວິທີການໃentirely່ທັງtoົດເພື່ອເຮັດໃຫ້ແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນເປັນນໍ້າ ໜັກ ເບົາ, ປອດໄພແລະມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ, ນັກວິທະຍາສາດທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລສະແຕນອດແລະຫ້ອງທົດລອງເຄື່ອງເລັ່ງຄວາມໄວແຫ່ງຊາດ SLAC ຂອງພະລັງງານໄດ້ຮວບຮວມຄືນໃof່ສ່ວນປະກອບຂອງແບັດເຕີຣີທີ່ ໜັກ ທີ່ສຸດ sheets € sheets ແຜ່ນທອງແດງຫຼື ແຜ່ນອະລູມິນຽມທີ່ຮູ້ກັນໃນນາມຜູ້ເກັບສະສົມປັດຈຸບັນ so so so so so so they they they they they they they they they they they they they they they they they foil foil foil foil foil foil foil foil foil foil.

ຖ້າຖືກຮັບຮອງເອົາ, ນັກຄົ້ນຄວ້າກ່າວວ່າ, ເຕັກໂນໂລຍີນີ້ສາມາດແກ້ໄຂສອງເປົ້າmajorາຍໃຫຍ່ຂອງການຄົ້ນຄວ້າbatteryໍ້ໄຟ: ຂະຫຍາຍຂອບເຂດການຂັບຂີ່ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າແລະຫຼຸດອັນຕະລາຍທີ່ແລັບທັອບ, ໂທລະສັບມືຖືແລະອຸປະກອນອື່ນ will ຈະລະເບີດຂຶ້ນ. ອັນນີ້ມີຄວາມສໍາຄັນເປັນພິເສດເມື່ອແບັດເຕີຣີຖືກສາກໄວຫຼາຍ, ສ້າງຄວາມເສຍຫາຍຂອງແບັດເຕີຣີຫຼາຍຂຶ້ນເຊິ່ງສາມາດນໍາໄປສູ່ການເກີດໄຟໄ້ໄດ້.

ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ບັນຍາຍວຽກງານຂອງເຂົາເຈົ້າຢູ່ໃນພະລັງງານ ທຳ ມະຊາດໃນວັນທີ 15 ຕຸລາ 2020.

ທ່ານ Yi Cui, ອາຈານສອນຢູ່ SLAC ແລະ Stanford ແລະນັກສືບສວນກັບສະຖາບັນສະແຕນຟອດກ່າວວ່າ: œ€œຜູ້ເກັບປັດຈຸບັນຖືກຖືວ່າເປັນນໍ້າ ໜັກ ຕາຍສະເີ, ແລະມາຮອດປັດຈຸບັນມັນບໍ່ໄດ້ຖືກຂຸດຄົ້ນຢ່າງສໍາເລັດຜົນເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງແບັດເຕີຣີ. ແລະວິທະຍາສາດພະລັງງານ (SIMES) ຜູ້ນໍາພາການຄົ້ນຄວ້າ.

ແຕ່ໃນການສຶກສາຂອງພວກເຮົາ, ເຮັດໃຫ້ການເກັບ 80% ສີມ້ານເພີ່ມຂຶ້ນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຂອງສະຖານີໂທລະ lithium-ion ເປັນວິທີການພະລັງງານຫຼາຍພວກເຂົາສາມາດເກັບຮັກສາໃນນ້ໍາໃຫ້ໂດຍ 16-26%. ນັ້ນແມ່ນການກະໂດດໃຫຍ່ເມື່ອທຽບໃສ່ກັບການເພີ່ມຂຶ້ນສະເລ່ຍ 3% ທີ່ບັນລຸໄດ້ໃນຊຸມປີມໍ່ມານີ້



ເມື່ອປຽບທຽບກັບເຄື່ອງເກັບໃນປະຈຸບັນໃນແບັດເຕີຣີລິທຽມ-ໄອອອນຂອງທຸກມື້ນີ້, ລຸ້ນໃdesigned່ທີ່ອອກແບບໂດຍນັກວິທະຍາສາດສະແຕນຟອດແລະ SLAC ເຮັດໃຫ້ແບັດເຕີຣີເບົາກວ່າ, ມີປະສິດທິພາບໃນການໃຊ້ພະລັງງານແລະປອດໄພກວ່າ. ມັນຍັງສາມາດຕັດຕົ້ນທຶນໂດຍການປ່ຽນທອງແດງດ້ວຍໂພລີເມີທີ່ຖືກກວ່າແລະໂດຍການຫຼຸດຕົ້ນທຶນການຂົນສົ່ງbatteriesໍ້ໄຟເພື່ອເອົາມາໃຊ້ຄືນ. ສິນເຊື່ອ: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory

ກຳ ລັງຊອກຫາການສູນເສຍນ້ ຳ ໜັກ

ບໍ່ວ່າມັນຈະມາໃນຮູບແບບຂອງກະບອກສູບຫຼືກະເປົ,າ, ແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນມີຕົວເກັບປະຈຸບັນສອງອັນ, ອັນ ໜຶ່ງ ແມ່ນແຕ່ລະຂົ້ວໄຟຟ້າ. ພວກມັນແຈກຢາຍກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼເຂົ້າຫຼືອອກຈາກກະແສໄຟຟ້າ, ແລະກວມເອົາ 15% ເທົ່າກັບ 50% ຂອງນໍ້າ ໜັກ ຂອງແບັດເຕີຣີທີ່ໃຊ້ພະລັງງານສູງຫຼື ultrathin. ການໂກນ ໜວດ ນໍ້າ ໜັກ ຂອງâໍ້ໄຟແມ່ນເປັນທີ່ພໍໃຈໃນຕົວມັນເອງ, ເຮັດໃຫ້ສາມາດໃຊ້ອຸປະກອນທີ່ເບົາກວ່າແລະຫຼຸດປະລິມານພາຫະນະໄຟຟ້ານ້ ຳ ໜັກ ໄດ້ທີ່ຈະຕ້ອງອ້ອມໄດ້; ການເກັບພະລັງງານຫຼາຍຂຶ້ນຕໍ່ນໍ້າ ໜັກ ທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ທັງສອງອຸປະກອນແລະລົດໄຟຟ້າໃຊ້ໄດ້ດົນລະຫວ່າງການສາກໄຟ.

Cui ກ່າວວ່າການຫຼຸດນ້ ຳ ໜັກ ແບັດເຕີຣີແລະຄວາມໄວໄຟສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບອັນໃຫຍ່ຫຼວງຕໍ່ກັບການ ນຳ ກັບມາໃຊ້ໃby່ໂດຍການເຮັດໃຫ້ການຂົນສົ່ງແບັດເຕີຣີທີ່ ນຳ ກັບມາໃຊ້ໃexpensive່ມີລາຄາຖືກລົງ.

ນັກຄົ້ນຄວ້າໃນອຸດສາຫະກໍາbatteryໍ້ໄຟໄດ້ພະຍາຍາມຫຼຸດນໍ້າ ໜັກ ຂອງຕົວເກັບປັດຈຸບັນໂດຍການເຮັດໃຫ້ພວກມັນບາງຫຼືມີຮູຂຸມຂົນຫຼາຍຂຶ້ນ, ແຕ່ຄວາມພະຍາຍາມເຫຼົ່ານີ້ມີຜົນຂ້າງຄຽງທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ, ເຊັ່ນ: ເຮັດໃຫ້ແບັດເຕີຣີອ່ອນເພຍຫຼືບໍ່ມີຄວາມicallyັ້ນຄົງທາງເຄມີຫຼືຕ້ອງການນໍ້າມັນໄຟຟ້າຫຼາຍຂຶ້ນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຕົ້ນທຶນແພງຂຶ້ນ. ທ່ານ Yusheng Ye, ນັກຄົ້ນຄວ້າປະລິນຍາເອກພາຍໃນຫ້ອງທົດລອງຂອງCuiâທີ່ປະຕິບັດການທົດລອງກັບນັກສືກສາຢ້ຽມຢາມ Lien-Yang Chou.

ເທົ່າທີ່ບັນຫາຄວາມປອດໄພຂອງການ, ເວົ້າວ່າ, ປະຊາຊົນກໍ່ໄດ້ຍັງພະຍາຍາມເພີ່ມ retardant ໄຟກັບ electrolyte ຫມໍ້ໄຟ, ຊຶ່ງເປັນສ່ວນຫນຶ່ງ flammable, ແຕ່ທ່ານພຽງແຕ່ສາມາດເພີ່ມສະນັ້ນຫຼາຍກ່ອນທີ່ມັນຈະກາຍເປັນ viscous ແລະບໍ່ມີຕໍ່ໄປອີກແລ້ວປະພຶດ ions well.â .



ຢູ່ໃນການສຶກສາຢູ່ທີ່ສະແຕນຟອດແລະ SLAC, ແບັດເຕີຣີ lithium-ion ທີ່ຜະລິດດ້ວຍເຄື່ອງເກັບໄຟຟ້າທາງການຄ້າໃນປະຈຸບັນ (ແຖວເທິງ) ໄດ້ໄfire້ເມື່ອຖືກໄຟໄopen້ແລະຖືກເຜົາໄvig້ຢ່າງແຮງຈົນໄຟຟ້າທັງburnedົດຖືກໄຟໄ້ໄປົດ. ແບັດເຕີຣີທີ່ມີເຄື່ອງເກັບໄຟໄnew້ (ແຖວລຸ່ມ) ໃproduced່ໄດ້ເຮັດໃຫ້ເກີດໄຟໄweak້ທີ່ອ່ອນແຮງເຊິ່ງໄດ້ດັບໄປພາຍໃນສອງສາມວິນາທີ, ແລະບໍ່ໄດ້ລຸກຂຶ້ນອີກເທື່ອ ໜຶ່ງ ເຖິງແມ່ນວ່ານັກວິທະຍາສາດພະຍາຍາມມອດພວກມັນຄືນໃ່. ສິນເຊື່ອ: Yusheng Ye/ມະຫາວິທະຍາໄລ Stanford

ການອອກແບບ sandwich polymer-foil

ຫຼັງຈາກໄດ້ລະດົມບັນຫາ, Cui, Ye ແລະນັກສຶກສາຈົບການສຶກສາ Yayuan Liu ໄດ້ອອກແບບການທົດລອງສໍາລັບການສ້າງແລະທົດສອບເຄື່ອງເກັບສະສົມປະຈຸບັນໂດຍອີງໃສ່ໂພລີເມີທີ່ມີນໍ້າ ໜັກ ເບົາເອີ້ນວ່າ polyimide, ເຊິ່ງທົນຕໍ່ໄຟແລະຢືນຢູ່ກັບອຸນຫະພູມສູງທີ່ສ້າງມາຈາກການສາກແບັດເຕີຣີໄວ. ສານກັນຄວາມຮ້ອນໄຟໄtrip້ triphenyl phosphate, ຫຼື TPP †was ໄດ້ຖືກinັງຢູ່ໃນໂພລີເມີ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ເຄືອບຢູ່ທັງສອງດ້ານດ້ວຍຊັ້ນທອງແດງ ultrathin. ທອງແດງຈະບໍ່ພຽງແຕ່ເຮັດ ໜ້າ ທີ່ປົກກະຕິຂອງການແຈກຢາຍກະແສໄຟຟ້າເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງປົກປ້ອງໂພລີເມີຣ and ແລະທາດກັນໄຟ.
  
ການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານັ້ນໄດ້ເຮັດໃຫ້ນໍ້າ ໜັກ ຂອງຜູ້ເກັບສະສົມໃນປະຈຸບັນຫຼຸດລົງ 80% ເມື່ອທຽບກັບສະບັບຂອງທຸກມື້ນີ້, Ye ກ່າວ, ເຊິ່ງແປວ່າຄວາມ ໜາ ແໜ້ນ ຂອງພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ 16-26% ໃນແບັດເຕີຣີປະເພດຕ່າງ,, ແລະມັນໃຊ້ໄຟຟ້າໃນປະຈຸບັນຄືກັນກັບປົກກະຕິ. ຜູ້ເກັບທີ່ບໍ່ມີການເຊື່ອມໂຊມ.

ໃນເວລາທີ່ ສຳ ຜັດກັບແປວໄຟທີ່ເປີດອອກມາຈາກແບັດເຕີຣີທີ່ເບົາກວ່າ, ຖົງທີ່ເຮັດດ້ວຍເຄື່ອງເກັບໄຟຟ້າໃນປະຈຸບັນຂອງການຄ້າໃນປະຈຸບັນໄດ້ເກີດໄຟໄburned້ແລະໄburned້ຢ່າງແຮງຈົນກ່ວາໄຟຟ້າທັງburnedົດຖືກໄຟໄ,້, ທ່ານກ່າວ. ແຕ່ວ່າຢູ່ໃນແບັດເຕີຣີທີ່ມີເຄື່ອງເກັບໄຟໄnew້ໃ,່, ໄຟບໍ່ເຄີຍດັບໄປໄດ້ແທ້,, ເຮັດໃຫ້ເກີດມີແປວໄຟທີ່ອ່ອນແອຫຼາຍອອກໄປພາຍໃນບໍ່ເທົ່າໃດວິນາທີ, ແລະບໍ່ໄດ້ໄare້ຂຶ້ນອີກເຖິງແມ່ນວ່ານັກວິທະຍາສາດໄດ້ພະຍາຍາມມອດໄຟມັນຄືນໃ່.

ໜຶ່ງ ໃນຂໍ້ໄດ້ປຽບອັນໃຫຍ່ຫຼວງຂອງວິທີການນີ້, ແມ່ນວ່າຜູ້ເກັບສະສົມໃshould່ຄວນຈະຜະລິດໄດ້ງ່າຍແລະມີລາຄາຖືກກວ່າ, ເພາະວ່າມັນປ່ຽນແທນທອງແດງບາງສ່ວນດ້ວຍໂພລີເມີລາຄາຖືກ. ທ່ານກ່າວວ່າ, ສະນັ້ນການຂະຫຍາຍມັນເພື່ອການຜະລິດທາງການຄ້າ, "ມັນຄວນຈະເຮັດໄດ້ຫຼາຍ." ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະ ເໜີ ຂໍສິດທິບັດຜ່ານ Stanford, ແລະ Cui ກ່າວວ່າພວກເຂົາຈະຕິດຕໍ່ຫາຜູ້ຜະລິດbatteryໍ້ໄຟເພື່ອຄົ້ນຫາຄວາມເປັນໄປໄດ້.

ເອກະສານອ້າງອີງ: ors ral ເຄື່ອງເກັບໄຟຟ້າໃນປະຈຸບັນທີ່ມີຄວາມແຮງສູງແລະມີຄວາມປອດໄພສູງສໍາລັບແບັດເຕີຣີ lithium-ion ທີ່ມີພະລັງງານສູງແລະມີຄວາມປອດໄພສູງ€ໂດຍ Yusheng Ye, Lien-Yang Chou, Yayuan Liu, Hansen Wang, Hiang Kwee Lee, Wenxiao Huang, Jiayu Wan , Kai Liu, Guangmin Zhou, Yufei Yang, Ankun Yang, Xin Xiao, Xin Gao, David Thomas Boyle, Hao Chen, Wenbo Zhang, Sang Cheol Kim ແລະ Yi Cui, 15 ຕຸລາ 2020, ພະລັງງານທໍາມະຊາດ.
DOI: 10.1038/s41560-020-00702-8

ວຽກງານນີ້ໄດ້ຮັບການສະ ໜັບ ສະ ໜູນ ຈາກຫ້ອງການປະສິດທິພາບພະລັງງານແລະພະລັງງານທົດແທນຂອງ DOE Office, ຫ້ອງການເຕັກໂນໂລຍີພາຫະນະພາຍໃຕ້ໂຄງການ eXtreme Fast Charge Cell Evaluation of Lithium-ion Batteries (XCEL).