Kua whakawhanakehia e nga miihini o te Whare Wananga o California San Diego nga pākahiko lithium-ion e pai ana te mahi i te makariri me te wera wera wera, i te wa e mau ana te kaha o te kaha.I whakatutukihia e nga kairangahau tenei mahi ma te whakawhanake i tetahi electrolyte ehara i te mea karekau noa te whai kiko me te pakari puta noa i te whānuitanga o te pāmahana, engari he hototahi ki te anode kaha me te cathode.
Ko nga pihini whakaahuru-mahanae whakaahuatia ana i roto i te pepa i whakaputaina i te wiki o Hurae 4 i roto i nga Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ko enei pākahiko ka taea e nga waka hiko i roto i nga waahi makariri te haere tawhiti i runga i te utu kotahi;ka taea hoki e ratou te whakaiti i te hiahia mo nga punaha whakamahana kia kore e wera nga putea pākahiko o nga waka i roto i nga rangi wera, ka kii a Zheng Chen, he ahorangi mo te nanoengineering i te UC San Diego Jacobs School of Engineering me te kaituhi matua o te rangahau.
"Kei te hiahia koe ki te whakahaere i te pāmahana teitei ki nga waahi ka tae atu te pāmahana ambient ki nga mati toru, ka wera ake nga rori.I roto i nga waka hiko, kei raro i te papa nga kete pākahiko, e tata ana ki enei rori wera, "e whakamarama ana a Chen, he mema manga hoki o te UC San Diego Sustainable Power and Energy Center."I tua atu, ka whakamahana nga pākahiko na te rere o naianei i te wa e mahi ana.Mena kaore e taea e nga pākahiko te whakamanawanui i te wera nui, ka tere te heke o te mahi.
I roto i nga whakamatautau, ko nga pihini tohu-a-arii i pupuri i te 87.5% me te 115.9% o to raatau kaha ki te -40 me te 50 C (-40 me te 122 F), ia.He nui ano te kaha o te Coulombic o te 98.2% me te 98.7% i enei pāmahana, ko te tikanga ka nui ake nga huringa utu me te whakaheke i nga pākahiko i mua i te mutu o te mahi.
Ko nga pākahiko i whakawhanakehia e Chen me nga hoa mahi he makariri me te wera te mihi ki o raatau hiko.He mea hanga ki te wairewa wai o te dibutyl ether i konatunatua ki te tote lithium.Ko tetahi ahuatanga motuhake mo te dibutyl ether ko te herenga ngoikore o ona ngota ki nga katote lithium.I etahi atu kupu, ka taea e nga ngota ngota electrolyte te tuku ngawari i nga katote lithium i te wa e rere ana te pākahiko.Ko tenei taunekeneke ngota ngota ngoikore, i kitea e nga kairangahau i roto i te rangahau o mua, ka pai ake te mahi o te pākahiko i nga pāmahana iti-kore.I tua atu, ka taea e te dibutyl ether te tango i te wera na te mea ka noho tonu te wai i te pāmahana teitei (he 141 C, 286 F ranei te ira koropuke).
Te whakapumau i nga matū lithium-sulfur
Ko te mea motuhake mo tenei electrolyte ko te hototahi ki te pākahiko lithium-sulfur, he momo pākahiko rechargeable he anode he mea hanga ki te whakarewa lithium me te cathode i hangaia ki te whanariki.Ko nga pākahiko Lithium-sulfur tetahi waahanga nui o nga hangarau pākahiko o muri mai na te mea ka oati ratou kia nui ake te kaha o te kaha me te iti o nga utu.Ka taea e ratou te penapena ake ki te rua nga wa nui ake mo ia kirokaramu atu i nga pākahiko lithium-ion o enei ra - ka taea e tenei te whakawharua i te awhe o nga waka hiko me te kore e piki ake te taumaha o te kete pākahiko.Ano hoki, he nui ake te whanariki me te iti ake o te raru ki te puta mai i te cobalt e whakamahia ana i roto i nga cathodes pākahiko lithium-ion tuku iho.
Engari he raruraru kei nga papahiko lithium-sulfur.Ko te cathode me te anode he tino hohekore.Ko nga cathodes whanariki he tino hohenga ka memeha i te wa e mahi ana te pākahiko.Ka kino ake tenei take i nga wera nui.A ko nga anode whakarewa lithium he pai ki te hanga i nga anga ngira e kiia nei he dendrites ka werohia nga wahanga o te pākahiko, ka mutu te porotiti.Ko te mutunga, ko nga pākahiko lithium-sulfur e mau ana ki te tekau o nga huringa.
"Mena kei te pirangi koe ki te pākahiko he nui te kiato o te kaha, me whakamahi koe i te matū tino uaua, uaua," ko ta Chen."Ko te kaha o te kaha he nui ake nga tauhohenga e tupu ana, ko te tikanga he iti ake te pumau, he nui ake te paheketanga.Ko te hanga i te pākahiko kaha-kaha e mau ana he mahi uaua ake - he uaua ake te ngana ki te mahi i tenei ma te whanuitanga o te pāmahana."
Ko te dibutyl ether electrolyte i whakawhanakehia e te roopu UC San Diego e aukati ana i enei take, ahakoa i te teitei me te iti o te mahana.Ko nga pākahiko i whakamatauria e ratou he roa ake te noho paihikara i to te pākahiko lithium-sulfur."Ko ta maatau electrolyte ka awhina i te whakapai ake i te taha cathode me te taha anode i te wa e whakarato ana i te kaha o te kawe me te pumau atanga," ko ta Chen.
I hangaia ano e te roopu te katode whanariki kia pai ake ma te hono ki te polymer.Ma tenei ka aukati te maha atu o te whanariki i te memeha ki roto i te electrolyte.
Ko nga mahi ka whai ake ko te whakanui ake i te matū o te pākahiko, me te arotau ki te mahi i nga pāmahana teitei ake, me te whakaroa atu i te ora o te huringa.
Pepa: "Nga paearu whiriwhiri whakarewa mo nga pākahiko lithium-whanariki-whakarewa."Ko nga kaituhi ko Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal me Ping Liu, katoa i UC San Diego.
I tautokohia tenei mahi e te Karahipi Mahi Moata mai i te Kaupapa Rangahau Hangarau mokowhiti a NASA (ECF 80NSSC18K1512), te National Science Foundation na roto i te UC San Diego Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC, grant DMR-2011924), me te Tari o Hangarau Waka o te US Department of Energy na roto i te Advanced Battery Materials Research Program (Battery500 Consortium, kirimana DE-EE0007764).I mahia tenei mahi i tetahi waahanga i te San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) i UC San Diego, he mema o te National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, e tautokohia ana e te National Science Foundation (whakawhiwhi ECCS-1542148).
Wā tuku: Akuhata-10-2022