צוות חוקרים בינלאומי בראשות אוניברסיטת סטנפורד פיתח סוללות נטענות שיכולות לאחסן עד פי שישה טעינות מאלו הזמינות כיום.
זה יכול להאיץ את השימוש בסוללות נטענות ומקרב את חוקרי הסוללות צעד אחד לקראת השגת שתי מטרות מובילות בתחומן: יצירת מצבר נטען בעל ביצועים גבוהים שיכול לאפשר טעינה של טלפונים סלולריים רק פעם בשבוע במקום רכב יומי וחשמלי. יכול לנסוע פי שש יותר ללא טעינה.
סוללות האל-מתכת-כלור החדשות שפותחו על ידי צוות חוקרים בראשות פרופסור לכימיה בסטנפורד הונג'יי דאי ומועמד הדוקטורט גואנגזו ג'ו, מסתמכות על ההמרה הכימית הלוך ושוב של נתרן כלורי (Na/Cl2) או ליתיום כלוריד (Li/Cl2) לכלור.
כאשר אלקטרונים נוסעים מצד אחד של סוללה נטענת לשנייה, הטעינה מחזירה את הכימיה למצב המקורי שלה כדי להמתין לשימוש אחר. סוללות לא נטענות אין מזל כזה. לאחר שהתרוקנו, לא ניתן לשחזר את הכימיה שלהם.
"סוללה נטענת דומה קצת לכיסא נדנדה. זה מתהפך בכיוון אחד, אבל אז מתרחק כשמוסיפים חשמל ", הסביר דאי. "מה שיש לנו כאן הוא כיסא נדנדה מתנדנד."
תגלית חמורה
הסיבה שאף אחד עדיין לא יצר סוללת נתרן-כלור או ליתיום-כלור נטענת בעלת ביצועים גבוהים היא שהכלור תגובתי ומאתגר מכדי להחזיר אותו לכלוריד ביעילות גבוהה. במקרים המעטים שבהם אחרים הצליחו להשיג מידה מסוימת של טעינה, ביצועי הסוללה הוכיחו את עצמם גרועים.
למעשה, דאי וג'ו כלל לא יצאו לייצר סוללת נתרן וליתיום כלור נטענת, אלא רק לשפר את טכנולוגיות הסוללה הקיימות שלהן באמצעות תיאוניל כלוריד. כימיקל זה הוא אחד המרכיבים העיקריים של סוללות ליתיום-טיוניל כלוריד, שהן סוג פופולרי של סוללות חד פעמיות שהומצאו לראשונה בשנות השבעים.
אבל באחד הניסויים המוקדמים שלהם שכללו כלור ונתרן כלורי, חוקרי סטנפורד שמו לב שההמרה של כימיקל אחד למשנהו התייצבה איכשהו, וכתוצאה מכך נטענת מסוימת. "לא חשבתי שזה אפשרי," אמר דאי. "לקח לנו בערך שנה להבין באמת מה קורה".
במהלך השנים הבאות, הצוות הבהיר את הכימיה הפיכה וחיפש דרכים לייעל אותה על ידי התנסות בחומרים רבים ושונים לאלקטרודה החיובית של הסוללה. הפריצה הגדולה הגיעה כאשר יצרו את האלקטרודה באמצעות חומר פחמן נקבובי מתקדם של משתפי הפעולה פרופסור יואן-יאו לי ותלמידו הונג-צ'ון טאי מאוניברסיטת צ'ונג צ'נג הלאומית בטייוואן. לחומר הפחמן מבנה ננו-ספירה מלא בנקבוביות קטנות במיוחד. בפועל, כדורים חלולים אלה פועלים כמו ספוג, וסופגים כמויות אדירות של מולקולות כלור נוגעות אחרת ומאחסנות אותן להמרה מאוחר יותר למלח בתוך המיקרופורים.
"מולקולת הכלור נלכדת ומוגנת בנקבוביות הזעירות של ננו -כדוריות הפחמן כאשר הסוללה טעונה", הסביר ג'ו. "לאחר מכן, כאשר יש צורך לרוקן או לפרוק את הסוללה, נוכל לפרוק את הסוללה ולהמיר כלור ליצירת NaCl - מלח שולחן - ולחזור על תהליך זה לאורך מחזורים רבים. אנחנו יכולים לרכוב עד 200 פעמים כרגע ועדיין יש מקום לשיפור ".
התוצאה היא צעד לעבר טבעת הפליז של עיצוב הסוללות - צפיפות אנרגיה גבוהה. החוקרים השיגו עד כה 1,200 מיליאמפר שעות לגרם חומר אלקטרודה חיובי, בעוד שהקיבולת של סוללת ליתיום-יון מסחרית כיום היא עד 200 מיליאמפר אמפר לגרם. "לנו יש קיבולת גבוהה פי XNUMX לפחות", אמר ג'ו.
החוקרים רואים את סוללותיהם בשימוש יום אחד במצבים בהם טעינה תכופה אינה מעשית או רצויה, כגון בלוויינים או חיישנים מרוחקים. לוויינים רבים שניתנים לשימוש אחרים צפים כעת במסלול, מיושנים בשל הסוללות המתות שלהם. לוויינים עתידיים המצוידים בסוללות נטענות ארוכות טווח יכולים להיות מצוידים במטענים סולאריים, מה שמרחיב את התועלת שלהם פעמים רבות.
לעת עתה, אב הטיפוס העובד שפיתחו עדיין עשוי להתאים לשימוש באלקטרוניקה יומיומית קטנה כמו מכשירי שמיעה או שלט רחוק. לאלקטרוניקה צרכנית או כלי רכב חשמליים, נותרה עוד הרבה עבודה להנדס את מבנה הסוללה, להגדיל את צפיפות האנרגיה, להגדיל את הסוללות ולהגדיל את מספר המחזורים.
לשכת ELE טיימס
ELE Times מספק סיקור עולמי מקיף של אלקטרוניקה, טכנולוגיה והשוק. בנוסף למתן מאמרים מעמיקים, ELE Times מושך את הקהלים הגדולים, המוסמכים והמעורבים ביותר בתעשייה, שמעריכים את התוכן הרלוונטי והפורמטים הפופולריים שלנו בזמן אמת. ELE Times עוזר לך לבנות מודעות, להניע תנועה, לתקשר את ההצעות שלך לקהל הנכון, לייצר לידים ולמכור את המוצרים שלך טוב יותר.
-
לשכת ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/adminהגביר את 'אטמניבהאר בהאראט' בהגנה
-
לשכת ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/adminסוללה נמתחת המופעלת על ידי זיעה פותחה לטכנולוגיה לבישה
-
לשכת ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/adminמערכת זיהוי וניהול מכוניות חכמות (IAM) פותחה
-
לשכת ELE טיימסhttps://www.eletimes.com/author/adminחברת אבטחת הסייבר נורטון קונה את Avast תמורת יותר מ -8 מיליארד דולר