Νέα τεχνολογία για την γρήγορος-χρέωση της μπαταρίας του ε-ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ της EV

   Νέα τεχνολογία για την γρήγορος-χρέωση της μπαταρίας του ε-ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ της EV

    ΩΣΤΙΝ, Τέξας — μια ομάδα των μηχανικών που οδηγούνται από το 94χρονο John Goodenough, καθηγητής στη σχολή Cockrell της εφαρμοσμένης μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν και ομο-εφευρέτης της λίθιο-ιονικής μπαταρίας, έχει αναπτύξει τα πρώτα κύτταρα όλος-στερεός-κρατικών μπαταριών που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στις ασφαλέστερες, γρήγορος-χρεώνοντας, πιό μεγαλύτερης διάρκειας επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για τις φορητές κινητές συσκευές, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα και τη στάσιμη ενεργειακή αποθήκευση.

    Η πιό πρόσφατη σημαντική ανακάλυψη του Goodenough, που ολοκληρώνεται με το σχολικό ανώτερο επισκέπτη ερευνητής Μαρία Helena Braga Cockrell, είναι μια χαμηλού κόστους όλος-στερεός-κρατική μπαταρία που είναι άφλεκτη και έχει μια μακριά ζωή κύκλων (διάρκεια ζωής μπαταρίας) με μια υψηλή ογκομετρική ενεργειακή πυκνότητα και γρήγορα ποσοστά δαπάνης και απαλλαγής. Οι μηχανικοί περιγράφουν τη νέα τεχνολογία τους σε ένα πρόσφατο έγγραφο που δημοσιεύεται στην ενέργεια περιοδικών & την περιβαλλοντική επιστήμη.

   «Το κόστος, ασφάλεια, ενεργειακή πυκνότητα, ποσοστά δαπάνης και απαλλαγής και ζωής κύκλων είναι κρίσιμο για τα μπαταρία-οδηγημένα αυτοκίνητα που υιοθετούνται ευρύτερα. Πιστεύουμε η ανακάλυψή ότι μας λύνει πολλών από τα προβλήματα που είναι έμφυτα στις σημερινές μπαταρίες,» Goodenough εν λόγω.

     Οι ερευνητές κατέδειξαν ότι τα νέα κύτταρα μπαταριών τους έχουν τουλάχιστον τρεις χρόνους τόσο πολλή ενεργειακή πυκνότητα όσο και τις σημερινές λίθιο-ιονικές μπαταρίες. Η ενεργειακή πυκνότητα ενός μπαταριών κυττάρου δίνει σε ένα ηλεκτρικό όχημα την οδηγώντας σειρά της, έτσι μια υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα σημαίνει ότι ένα αυτοκίνητο μπορεί να οδηγήσει περισσότερα μίλια μεταξύ των δαπανών. Η διατύπωση μπαταριών UT Ώστιν επιτρέπει επίσης έναν μεγαλύτερο αριθμό φόρτισης και εκφόρτισης των κύκλων, ο οποίος εξισώνει στις πιό μεγαλύτερης διάρκειας μπαταρίες, καθώς επίσης και ένα γρηγορότερο ποσοστό επαναφόρτισης (πρακτικά παρά τις ώρες).

    Οι σημερινές λίθιο-ιονικές μπαταρίες χρησιμοποιούν τους υγρούς ηλεκτρολύτες για να μεταφέρουν τα ιόντα λίθιου μεταξύ της ανόδου (η αρνητική πλευρά της μπαταρίας) και της καθόδου (η θετική πλευρά της μπαταρίας). Εάν ένα κύτταρο μπαταριών φορτίζεται πάρα πολύ γρήγορα, μπορεί να αναγκάσει τους δενδρίτες ή τα «μουστάκια μετάλλων» για να διαμορφώσει και να διασχίσει μέσω των υγρών ηλεκτρολυτών, προκαλώντας ένα βραχυκύκλωμα που μπορεί να οδηγήσει στις εκρήξεις και τις πυρκαγιές. Αντί των υγρών ηλεκτρολυτών, οι ερευνητές στηρίζονται στους ηλεκτρολύτες γυαλιού που επιτρέπουν τη χρήση μιας αλκαλιμεταλλικής ανόδου χωρίς το σχηματισμό των δενδριτών.

    Η χρήση μιας αλκαλιμεταλλικής ανόδου (λίθιο, νάτριο ή κάλιο) — που δεν είναι δυνατή με τις συμβατικές μπαταρίες — αυξήσεις η ενεργειακή πυκνότητα μιας καθόδου και παραδίδει μια μακριά ζωή κύκλων. Στα πειράματα, τα κύτταρα των ερευνητών έχουν καταδείξει περισσότερους από 1.200 κύκλους με τη χαμηλή αντίσταση κυττάρων.

Επιπλέον, επειδή οι ηλεκτρολύτες στερεός-γυαλιού μπορούν να λειτουργήσουν, ή να έχουν την υψηλή αγωγιμότητα, σε -20 βαθμούς Κέλσιος, αυτός ο τύπος μπαταρίας σε ένα αυτοκίνητο θα μπορούσε να αποδώσει καλά στον υπό το μηδέν καιρό βαθμού. Αυτό είναι το πρώτο κύτταρο όλος-στερεός-κρατικών μπαταριών που μπορεί να λειτουργήσει κάτω από 60 βαθμό Κέλσιος.

    Η Braga άρχισε τους ηλεκτρολύτες στερεός-γυαλιού με τους συναδέλφους ενώ ήταν στο πανεπιστήμιο του Πόρτο στην Πορτογαλία. Περίπου δύο πριν από χρόνια, άρχισε με Goodenough και τον ερευνητή Andrew J. Murchison σε UT Ώστιν. Η Braga είπε ότι Goodenough έφερε μια κατανόηση της σύνθεσης και των ιδιοτήτων των ηλεκτρολυτών στερεός-γυαλιού που οδήγησαν σε μια νέα έκδοση των ηλεκτρολυτών που είναι τώρα κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μέσω του γραφείου UT Ώστιν της εμπορευματοποίησης τεχνολογίας.

    Οι ηλεκτρολύτες γυαλιού των μηχανικών επιτρέπουν σε τους για να καλύψουν και να γδύσουν τα αλκαλικά μέταλλα και από την κάθοδο και την πλευρά ανόδων χωρίς δενδρίτες, η οποία απλοποιεί την επεξεργασία κυττάρων μπαταριών.

Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι τα κύτταρα μπαταριών μπορούν να γίνουν από τα γη-φιλικά υλικά.

«Οι ηλεκτρολύτες γυαλιού επιτρέπουν την αντικατάσταση του λίθιου με το χαμηλού κόστους νάτριο. Το νάτριο εξάγεται από το νερό της θάλασσας που είναι ευρέως - διαθέσιμος,» Braga εν λόγω.

    Το Goodenough και η Braga συνεχίζουν να προωθούν την μπαταρία-σχετική με το έρευνά τους και λειτουργούν σε διάφορα διπλώματα ευρεσιτεχνίας. Βραχυπρόθεσμα, ελπίζουν να λειτουργήσουν με τους κατασκευαστές μπαταριών για να αναπτύξουν και να εξετάσουν τα νέα υλικά τους στα ηλεκτρικές οχήματα και τις ενεργειακές συσκευές αποθήκευσης.

(ανάτυπο από LINKEDIN)