Nuacht Tionscail

Treisíonn Seoltóirí Reatha Athdheartha Éifeachtúlacht agus Sábháilteacht Ceallraí Litiam-Ian

2022-01-07

Nuair a chuirtear polaiméirí agus díondhíonta le bailitheoirí reatha ceallraí, bíonn sé níos éadroime, níos sábháilte agus thart ar 20% níos éifeachtaí.

 

I gcur chuige iomlán nua maidir le cadhnraí litiam-ian a dhéanamh níos éadroime, níos sábháilte agus níos éifeachtaí, tá eolaithe ag Ollscoil Stanford agus Saotharlann Náisiúnta Luasaire SLAC na Roinne Fuinnimh tar éis ceann de na comhpháirteanna ceallraí is troime a athinnealtóireacht - leatháin chopair nó scragall alúmanaim ar a dtugtar bailitheoirí reatha â mar sin meáigh siad 80% níos lú agus múch láithreach aon tinte a lasadh suas.

 

Má ghlactar leis, dúirt na taighdeoirí, d'fhéadfadh an teicneolaíocht seo aghaidh a thabhairt ar dhá mhórsprioc taighde ceallraí: raon tiomána feithiclí leictreacha a leathnú agus an baol a laghdú go bpléascfaidh ríomhairí glúine, fóin phóca agus feistí eile i lasracha. Tá sé seo tábhachtach go háirithe nuair a ghearrtar cadhnraí thar-tapa, rud a chruthaíonn níos mó de na cineálacha damáiste ceallraí a d'fhéadfadh dóiteáin a bheith mar thoradh orthu.

Rinne an fhoireann taighde cur síos ar a gcuid oibre in Nature Energy an 15 Deireadh Fómhair 2020.

 

“Breithníodh i gcónaí go raibh an bailitheoir reatha mar mheáchan marbh, agus go dtí seo níor baineadh leas rathúil as chun feidhmíocht ceallraí a mhéadú,” a dúirt Yi Cui, ollamh ag SLAC agus Stanford agus imscrúdaitheoir le Institiúid Ábhair Stanford. agus Eolaíochtaí Fuinnimh (SIMES) a bhí i gceannas ar an taighde.

 

“Ach inár staidéar, mhéadaigh an bailitheoir 80% níos éadroime dlús fuinnimh cadhnraí litiam-ian â cé mhéad fuinnimh is féidir leo a stóráil i meáchan áirithe â faoi 16-26%. Is léim mhór é sin i gcomparáid leis an meánmhéadú 3% a baineadh amach le blianta beaga anuas.â

I gcomparáid le bailitheoirí reatha i gcadhnraí litiam-ian an lae inniu, déanann leagan nua deartha ag eolaithe Stanford agus SLAC cadhnraí níos éadroime, níos tíosaí ar fhuinneamh agus níos sábháilte. D'fhéadfadh sé costais a laghdú freisin trí pholaiméir níos saoire a chur in ionad copar agus trí laghdú a dhéanamh ar an gcostas a bhaineann le cadhnraí a iompar lena n-athchúrsáil. Creidmheas: Greg Stewart/Saotharlann Náisiúnta Luasaire SLAC

 

ag lorg meáchain caillteanas gan staonadh

 

Cibé an dtagann siad i bhfoirm sorcóirí nó púitsí, tá dhá bhailitheoir reatha ag cadhnraí litiam-ian, ceann do gach leictreoid. Dáileann siad sruth a shreabhann isteach nó amach as an leictreoid, agus is ionann iad agus 15% go oiread agus 50% de mheáchan roinnt cadhnraí ardchumhachta nó ultrathin. Tá sé inmhianaithe ann féin meáchan cadhnra a bhearradh, rud a chuirfeadh ar chumas gléasanna níos éadroime agus ag laghdú an méid meáchain a chaithfidh feithiclí leictreacha a bheith thart; Trí níos mó fuinnimh a stóráil in aghaidh an mheáchain ar leith is féidir leis an dá ghléas agus na EVanna dul níos faide idir luchtanna.

 

D'fhéadfadh tionchar mór a bheith ag laghdú meáchain ceallraí agus inadhainteacht freisin ar athchúrsáil trí iompar cadhnraí athchúrsáilte a dhéanamh níos saoire, a dúirt Cui.

 

Tá taighdeoirí sa tionscal ceallraí ag iarraidh meáchan na mbailitheoirí reatha a laghdú trí iad a dhéanamh níos tanaí nó níos scagach, ach bhí fo-iarsmaí nach dteastaíonn ó na hiarrachtaí seo, mar shampla cadhnraí a dhéanamh níos sobhriste nó éagobhsaí go ceimiceach nó go dteastaíonn níos mó leictrilít orthu, rud a ardaíonn an costas , a dúirt Yusheng Ye, taighdeoir iardhochtúireachta i saotharlann Cuiâ a rinne na turgnaimh leis an scoláire cuairte Lien-Yang Chou.

 

Chomh fada leis an tsaincheist sábháilteachta, a dúirt sé, “Tá iarracht déanta ag daoine freisin retardant dóiteáin a chur leis an leictrilít ceallraí, arb é an chuid inadhainte é, ach ní féidir leat ach an oiread sin a chur leis sula n-éiríonn sé slaodach agus nach stiúrann iain go maith a thuilleadh.' ½

Ceapaire scragall polaiméire a dhearadh

 

Tar éis ransú smaointe a dhéanamh ar an bhfadhb, dhear Cui, Ye agus mac léinn iarchéime Yayuan Liu turgnaimh chun bailitheoirí reatha a dhéanamh agus a thástáil bunaithe ar pholaiméir éadrom ar a dtugtar polyimide, a sheasann dóiteáin agus a sheasann suas leis na teochtaí arda a chruthaíonn muirearú tapa ceallraí. Bhí retardant dóiteáin â fosfáit triphenyl, nó TPP â leabaithe sa pholaiméir, a bhí brataithe ansin ar an dá dhromchla le ciseal ultrathin copair. Ní hamháin go ndéanfadh an copar a ghnáthphost chun sruth a dháileadh, ach chosnódh sé an polaiméir agus a retardant dóiteáin freisin.

 

Laghdaigh na hathruithe sin meáchan an bhailitheora reatha 80% i gcomparáid le leaganacha an lae inniu, a dúirt Ye, rud a chiallaíonn méadú ar dhlús fuinnimh 16-26% i gcineálacha éagsúla cadhnraí, agus stiúrann sé reatha chomh maith le sruth rialta. bailitheoirí gan aon díghrádú.

 

Nuair a bhí siad faoi lé lasair oscailte ó níos éadroime, chuaigh cadhnraí pouch a rinneadh le bailitheoirí srutha tráchtála an lae inniu trí thine agus dóite go bríomhar go dtí gur dódh an leictrilít ar fad, a dúirt Ye. Ach i gcadhnraí leis na bailitheoirí lasair-retardant nua, ní raibh an tine imithe i ndáiríre, ag táirgeadh lasracha an-lag a chuaigh amach laistigh de chúpla soicind, agus nach raibh flare suas arís fiú nuair a rinne na heolaithe iarracht é a lasadh.

 

Ceann de na buntáistí móra a bhaineann leis an gcur chuige seo, a dúirt Cui, ná gur chóir go mbeadh an bailitheoir nua éasca le monarú agus freisin níos saoire, toisc go gcuireann sé polaiméir neamhchostasach in ionad cuid den chopar. Agus é á scála le haghaidh táirgeadh tráchtála, dúirt sé, “Ba chóir go mbeadh sé an-doable.” Chuir na taighdeoirí isteach ar phaitinn trí Stanford, agus dúirt Cui go mbeidh siad i dteagmháil le monaróirí ceallraí chun na féidearthachtaí a fhiosrú.

 

Tagairt: “Bailitheoirí reatha ultralight agus múchta dóiteáin le haghaidh cadhnraí litiam-ian ard-fhuinnimh agus ard-sábháilteachta” ag 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 agus Yi Cui, 15 Deireadh Fómhair 2020, Nature Energy.
DOI: 10.1038/s41560-020-00702-8

Thacaigh an Oifig um Éifeachtúlacht Fuinnimh agus Fuinneamh In-athnuaite, Oifig Teicneolaíochtaí Feithicle de chuid an DOE leis an obair seo faoin gclár Meastóireacht Ceall-Thuirlis Thapa ar Cadhnraí Litiam-ian (XCEL).