Pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Universiti Stanford telah membangunkan bateri yang boleh dicas semula yang dapat menyimpan sehingga enam kali lebih banyak pengisian daripada yang ada pada masa ini secara komersial.
Ini dapat mempercepat penggunaan bateri yang boleh dicas semula dan menempatkan penyelidik bateri selangkah lebih dekat untuk mencapai dua tujuan utama yang dinyatakan dalam bidangnya: mewujudkan bateri boleh dicas semula berprestasi tinggi yang dapat membolehkan telefon bimbit dicas hanya seminggu sekali dan bukannya kenderaan harian dan elektrik yang boleh melakukan perjalanan enam kali lebih jauh tanpa pengisian semula.
Bateri alkali logam-klorin yang baru disebut, yang dikembangkan oleh pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Kimia Stanford, Hongjie Dai dan calon doktor Guanzhou Zhu, bergantung pada penukaran kimia natrium klorida berulang-ulang (Na / Cl)2) atau litium klorida (Li / Cl2) kepada klorin.
Apabila elektron bergerak dari satu sisi bateri yang boleh dicas semula ke sisi lain, pengisian semula mengembalikan kimia ke keadaan semula untuk menunggu penggunaan lain. Bateri yang tidak boleh dicas semula tidak berjaya. Setelah dikeringkan, kimia mereka tidak dapat dipulihkan.
"Bateri yang boleh dicas semula sama seperti kerusi goyang. Ia memberi petunjuk ke satu arah, tetapi kemudian menggegarkan apabila anda menambah elektrik, ”jelas Dai. "Apa yang kita ada di sini adalah kursi goyang bergoyang tinggi."
Penemuan serendipitous
Sebabnya belum ada yang mencipta bateri natrium-klorin atau litium-klorin yang boleh dicas semula berprestasi tinggi adalah kerana klorin terlalu reaktif dan mencabar untuk menukar kembali ke klorida dengan kecekapan tinggi. Dalam beberapa kes di mana yang lain dapat mencapai tahap pengisian semula tertentu, prestasi bateri terbukti buruk.
Sebenarnya, Dai dan Zhu sama sekali tidak berencana untuk membuat bateri natrium dan litium-klorin yang boleh dicas sama sekali, tetapi hanya untuk meningkatkan teknologi bateri yang ada menggunakan thionyl chloride. Bahan kimia ini adalah salah satu bahan utama bateri lithium-thionyl chloride, yang merupakan jenis bateri sekali pakai yang popular yang pertama kali ditemui pada tahun 1970-an.
Tetapi dalam salah satu eksperimen awal mereka yang melibatkan klorin dan natrium klorida, para penyelidik Stanford memperhatikan bahawa penukaran satu bahan kimia ke bahan kimia yang lain entah bagaimana stabil, mengakibatkan beberapa pengisian semula. "Saya tidak fikir itu mungkin," kata Dai. "Kami memerlukan masa sekurang-kurangnya satu tahun untuk benar-benar menyedari apa yang sedang berlaku."
Selama beberapa tahun akan datang, pasukan menjelaskan kimia terbalik dan mencari cara untuk menjadikannya lebih cekap dengan bereksperimen dengan banyak bahan yang berbeza untuk elektrod positif bateri. Terobosan besar berlaku ketika mereka membentuk elektrod menggunakan bahan karbon berpori maju dari kolaborator Profesor Yuan-Yao Li dan pelajarnya Hung-Chun Tai dari Universiti Chung Cheng Nasional Taiwan. Bahan karbon mempunyai struktur nanosfera yang dipenuhi dengan banyak liang ultra kecil. Dalam praktiknya, sfera berongga ini bertindak seperti span, menyerap sejumlah besar molekul klorin yang menyentuh dan menyimpannya untuk penukaran kemudian menjadi garam di dalam mikropori.
"Molekul klorin terperangkap dan dilindungi di dalam pori-pori kecil nanosfera karbon ketika bateri diisi," jelas Zhu. “Kemudian, apabila bateri perlu dikuras atau habis, kita dapat melepaskan bateri dan menukar klorin menjadi NaCl — garam meja — dan mengulangi proses ini dalam banyak kitaran. Kami dapat mengitar hingga 200 kali pada masa ini dan masih ada ruang untuk diperbaiki. "
Hasilnya adalah langkah menuju cincin tembaga reka bentuk bateri - ketumpatan tenaga yang tinggi. Para penyelidik setakat ini telah mencapai 1,200 miliamp jam per gram bahan elektrod positif, sementara kapasiti bateri lithium-ion komersial hari ini adalah hingga 200 miliamp jam per gram. "Kami mempunyai kapasiti sekurang-kurangnya enam kali lebih tinggi," kata Zhu.
Para penyelidik membayangkan bateri mereka suatu hari digunakan dalam keadaan di mana pengisian yang kerap tidak praktikal atau tidak diingini, seperti di satelit atau sensor jarak jauh. Banyak satelit yang boleh digunakan kini melayang di orbit, usang kerana bateri mereka mati. Satelit masa depan yang dilengkapi dengan bateri boleh dicas semula jangka panjang dapat dilengkapi dengan pengecas solar, sehingga menambah kegunaannya berkali-kali.
Namun buat masa ini, prototaip berfungsi yang mereka kembangkan mungkin masih sesuai untuk digunakan dalam elektronik harian kecil seperti alat bantu dengar atau alat kawalan jauh. Untuk elektronik pengguna atau kenderaan elektrik, masih banyak kerja yang perlu dilakukan untuk merekayasa struktur bateri, meningkatkan ketumpatan tenaga, meningkatkan bateri dan meningkatkan bilangan kitaran.
Biro ELE Times
ELE Times menyediakan liputan global yang komprehensif mengenai Elektronik, Teknologi dan Pasaran. Selain menyediakan artikel yang mendalam, ELE Times menarik khalayak terbesar, berkelayakan dan terlibat tinggi dalam industri, yang menghargai kandungan kami yang tepat pada masanya, relevan dan format popular. ELE Times membantu anda membina kesedaran, memacu trafik, menyampaikan tawaran anda kepada khalayak yang betul, menjana petunjuk dan menjual produk anda dengan lebih baik.
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminTingkatkan ke 'Atmanirbhar Bharat' di Pertahanan
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminBateri Berpeluh Stretchable Dibangunkan untuk Teknologi Boleh Dipakai
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminSistem Pengurusan Identiti dan Akses Kereta Pintar (IAM) Dibangunkan
-
Biro ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/adminFirma Keselamatan Siber Norton membeli Avast dengan harga lebih dari $ 8 bilion