به گزارش نبض فناوری، از آنجایی که ظرفیت باطری با شارژ و استفاده مکرر کاهش می یابد، یک شاخص کلیدی از عمر مفید آن، حفظ ظرفیت است – که بعنوان نسبت ظرفیت تخلیه به ظرفیت تخلیه اولیه پس از یک چرخه خاص محاسبه می شود.
محققان مجموعه ای از آزمایش ها را برای اندازه گیری عملکرد نگهداری باتری جدید انجام دادند. آنها ۱۰۰ درصد عمق تخلیه( DoD) را با باتری انجام دادند. این فرآیند در واقع برای چرخه عمر باتری مضر است، ولی در یافتن مشکلات آن کارآمد است. بعد از ۳۰۰ سیکل شارژ و دشارژ با ۱۰۰ درصد عمق تخلیه، باطری در ظرفیت ۹۲ درصد باقی ماند، در حالیکه باطری های[ سنتی] با آند لیتیوم خالی و الکترولیت های مایع تنها ۳۰ درصد باقی می مانند.
این دستاورد دلگرم کننده است و نشان می دهد عمر باتری به صورت قابل توجهی بیشتر از باتری های ساخته شده با فن آوری پیشرفته است.
این باطری میتواند برای سناریوهای صنعتی مانند باطری های EV یا هواپیماهای بدون سرنشین و به منظور افزایش عمر مفید آن ها اعمال شود.
باتری های خودروهای الکتریکی ترکیبی از صدها سلول باطری هستند. محققین از یک لایه ضخیم تری از ژل در مدل برای بهبود عملکرد باتری استفاده می کنند.
باتری های لیتیومی به علت چگالی انرژی و ظرفیت بالا به صورت گسترده در وسایل الکترونیکی، وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های ذخیره انرژی استفاده می شوند. اما آند فلزی لیتیوم در حالت طبیعی خود فعال است و ممکن است با محلول شیمیایی سنتی موسوم به الکترولیت مایع واکنش نشان دهد که منجر به کاهش کارایی و مشکلات ایمنی می شود.
محققین چینی الکترولیت های پلیمری ژل( GPEs)، یک ماده نیمه جامد یا نیمه مایع، را بعنوان نوع جدیدی از پر کردن باتری های لیتیومی توسعه دادند.
محلول های مایع سنتی دارای مزیت رسانایی بالا هستند، به این معنی که یون های لیتیوم را سریع تر منتقل می کنند. از طرف دیگر، الکترولیت های پلیمری جامد، انعطاف پذیری بالاتر و ایمنی بهتر در برابر آتش را ارائه می دهند. به گفته محققان، GPE ها در یک حالت متوسط هستند و بدین ترتیب مزایای خود را در هدایت و ایمنی ترکیب می کنند.
GPEها از سیلیس و نانوذرات با اندازه نانو تشکیل شده اند که بعنوان پرکننده های معدنی عمل می کنند، جایی که نانوالیاف بعنوان بستر حمایتی برای نانوذرات عمل می کند. پژوهشگران همچنین از الکترولیت مایع برای پر کردن فضای خالی بین منافذ استفاده کردند و در نتیجه الکترولیت ژله ای شکل گرفتند.
نانو سیلیس و نانوذرات میتوانند رسانایی را افزایش دهند زیرا حرکت یون های باردار الکتریکی در لیتیوم و مواد شیمیایی را تحریک می کنند. به گفته دانشمندان، ساختار متخلخل زیر نانومتری میتواند آزادی حرکت یون های لیتیوم را بیشتر افزایش دهد. نانوذرات همچنین ایمنی آتش سوزی GPE ها را افزایش می دهند زیرا طبیعتاً قابل اشتعال نیستند و نانوالیاف که متخلخل هستند، انعطاف پذیری ساختار داخلی باتری را پشتیبانی کرده و افزایش می دهند.
به گفته محققان، تمام این ویژگی ها به الکترولیت جدید پایداری و عملکرد بیشتری می بخشد.
چین در توسعه باتری های با چگالی انرژی بالا پیشرو است، شرکت هایی مانند بی وای دی و آمپرکس در این زمینه فعال هستند. اما انفجار باتری و مسائل ایمنی همچنان یک نگرانی جهانی است.
بسیاری از محققان در پی حل این مشکل در مسیرهای مختلف هستند و گزینه های مختلفی از جمله جایگزینی الکترولیت ها با مواد سرامیکی جامد یا نانوکامپوزیت را ارائه می دهند. الکترولیت های ژل پلیمری محققین چینی یک گزینه برای این کار است.
- 17
- 6
