ຂ່າວອຸດສາຫະກໍາ

ການປັບປຸງແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນທີ່ມີພະລັງງານສູງພ້ອມກັບເຄື່ອງເຕີມກາກບອນ

2021-07-22


ຂົ້ວໄຟຟ້າ ໜາ ທີ່ມີ nanotubes ກາກບອນທີ່ມີsingleາຜະ ໜັງ ດ່ຽວ (SWCNTs) ສຳ ລັບລະບົບເກັບພະລັງງານທີ່ສາມາດປັບຂະ ໜາດ ໄດ້. ສິນເຊື່ອ: Zhengyu Ju ແລະ Guihua Yu

 

ແບັດເຕີຣີ Lithium-ion ເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ສາມາດສາກໄດ້ຄືນໃmajor່ໄດ້ສໍາລັບອຸປະກອນພົກພາຫຼາຍອັນເຊັ່ນດຽວກັນກັບພາຫະນະໄຟຟ້າ, ແຕ່ການນໍາໃຊ້ຂອງມັນມີຈໍາກັດ, ເພາະວ່າມັນບໍ່ໃຫ້ພະລັງງານສູງໃນຂະນະດຽວກັນອະນຸຍາດໃຫ້ມີການເກັບພະລັງງານທີ່ປີ້ນກັບກັນໄດ້. ການຄົ້ນຄວ້າທີ່ລາຍງານຢູ່ໃນການທົບທວນຄືນທາງດ້ານຟີຊິກສາດມີຈຸດປະສົງເພື່ອສະ ເໜີ ໃຫ້ແກ້ໄຂບັນຫາໂດຍສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການລວມເອົາສານເຕີມໄຟຟ້າທີ່ມີການປະຕິບັດປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງແບັດເຕີຣີແນວໃດ.

 

ການອອກແບບແບັດເຕີຣີທີ່ດີທີ່ສຸດກ່ຽວຂ້ອງກັບ ໜາຂົ້ວໄຟຟ້າໂຄງສ້າງ. ນີ້ເສີມຂະຫຍາຍການຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ, but the design suffers from poor lithium-ion transport, a key step in the functioning of these ຂົ້ວໄຟຟ້າs. Various improvement techniques have been tried, including building vertically aligned channels or creating pores of the proper size to facilitate transport of the lithium ions.

 

ອີກວິທີ ໜຶ່ງ ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການໃຊ້ເຄື່ອງເຕີມນ້ ຳ ທີ່ເຮັດຈາກກາກບອນທີ່ ນຳ ໄຟຟ້າ. ການສຶກສານີ້ໄດ້ພິຈາລະນາເຄື່ອງເຕີມສາມປະເພດ: nanotubes ກາກບອນທີ່ມີsingleາຜະ ໜັງ ແຜ່ນດຽວ (SWCNTs), graphene nanosheets, ແລະສານທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມ Super P, ປະເພດຂອງອະນຸພາກສີດໍາກາກບອນທີ່ຜະລິດອອກມາໃນລະຫວ່າງການຜຸພັງຂອງສານເຄມີກ່ອນ. Super P ເປັນສານເຕີມແຕ່ງທີ່ ນຳ ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດແບດເຕີລີ່ lithium-ion.

 

The fillers were added to a type of ຂົ້ວໄຟຟ້າ material known as NCM that contains nickel, cobalt, and manganese. The investigators examined the resulting composites with scanning electron microscopy. The Super P and NCM particles were found to be arranged in a point-to-point contact mode.

 

ແນວໃດກໍ່ຕາມ, SWCNTs ໄດ້ຖືກຫໍ່ອ້ອມຮອບອະນຸພາກ NCM, ປະກອບເປັນການເຄືອບທີ່ມີການປະພຶດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເຄືອຂ່າຍຂອງ SWCNTs ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນຢູ່ໃນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງອະນຸພາກ NCM. ໄດ້graphene nanosheets were also wrapped around the NCM ຂົ້ວໄຟຟ້າ particles but not as uniformly as the SWCNTs were.

 

The SWCNTs were found to be the best conductive filler for NCM ຂົ້ວໄຟຟ້າs.

 

"ຜູ້ນໍາໄຟຟ້າທີ່ວັດແທກໄດ້ແມ່ນສອດຄ່ອງກັບທິດສະດີການລະລາຍ ... ເມື່ອເຄື່ອງເຕີມໄຟຟ້າຖືກຕື່ມເຂົ້າໄປໃນຕາ ໜ່າງ ກັນຄວາມຮ້ອນ, ການນໍາໄຟຟ້າເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈະເກີດຂຶ້ນເມື່ອເສັ້ນທາງດໍາເນີນການທໍາອິດຜ່ານອົງປະກອບຖືກສ້າງຂຶ້ນ," Guihua Yu, ຜູ້ຂຽນຄົນ ໜຶ່ງ ກ່າວ. .

 

Since percolation requires a complete pathway through the filler, a sufficient amount of conductive filler is needed. Therefore, the investigators considered various amounts of filler and found that combining NCM ຂົ້ວໄຟຟ້າs with as little as 0.16% by weight of SWCNT produced good electrical conductivity. Higher amounts of Super P and graphene were required to achieve these same results.

 

ເຈົ້າ ໜ້າ ທີ່ສືບສວນໄດ້ ນຳ ໃຊ້ເຕັກນິກສະເປັກສະແກນຫຼາຍຮູບແບບ, ລວມທັງ Raman ແລະ X-ray ການດູດຊຶມສະເປັກສະເປັກ, ເພື່ອສຶກສາຜົນປະກອບທີ່ໄດ້ຮັບ.

 

"This is a collaborative effort from the Center for Mesoscale Transport Properties, an Energy Frontier Research Center supported by the U.S. Department of Energy Basic Energy Sciences program. Our findings suggest that the integration of SWCNTs into the NCM ຂົ້ວໄຟຟ້າ facilitate ion and charge transfer. This will lead to higher electrochemical utilization, especially at high rates of discharge," Yu said.