ทีมนักวิจัยนานาชาติที่นำโดยมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้พัฒนาแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งสามารถเก็บประจุได้มากกว่าแบตเตอรี่ที่มีจำหน่ายทั่วไปในปัจจุบันถึงหกเท่า
มันสามารถเร่งการใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้และทำให้นักวิจัยแบตเตอรี่เข้าใกล้การบรรลุเป้าหมายสองประการที่ระบุไว้ในสาขาของตนมากขึ้นไปอีกขั้นหนึ่ง: การสร้างแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟประสิทธิภาพสูงที่สามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือได้เพียงสัปดาห์ละครั้งแทนที่จะเป็นรายวันและยานพาหนะไฟฟ้าที่ สามารถเดินทางได้ไกลขึ้น XNUMX เท่าโดยไม่ต้องชาร์จ
แบตเตอรี่อัลคาไลโลหะคลอรีนที่เรียกว่าใหม่ที่พัฒนาโดยทีมนักวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์เคมี Stanford Hongjie Dai และผู้สมัครระดับปริญญาเอก Guanzhou Zhu อาศัยการแปลงโซเดียมคลอไรด์ (Na / Cl) ทางเคมีไปมา2) หรือลิเธียมคลอไรด์ (Li/Cl2) เป็นคลอรีน
เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ไปยังอีกด้านหนึ่ง การชาร์จประจุใหม่จะเปลี่ยนสภาพเคมีกลับเป็นสถานะเดิมเพื่อรอการใช้งานอีกครั้ง แบตเตอรี่ที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ไม่มีโชคเช่นนี้ เมื่อระบายออกแล้ว เคมีของพวกมันจะไม่สามารถกู้คืนได้
“แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เปรียบเสมือนเก้าอี้โยก มันทิปไปในทิศทางเดียว แต่แล้วจะพลิกกลับเมื่อคุณเพิ่มกระแสไฟฟ้า” Dai อธิบาย “สิ่งที่เรามีคือเก้าอี้โยกโยกสูง”
การค้นพบโดยบังเอิญ
เหตุผลที่ยังไม่มีใครสร้างแบตเตอรี่โซเดียม-คลอรีนหรือลิเธียม-คลอรีนแบบชาร์จไฟได้ประสิทธิภาพสูงเพราะคลอรีนมีปฏิกิริยามากเกินไปและท้าทายในการเปลี่ยนกลับเป็นคลอไรด์ที่มีประสิทธิภาพสูง ในบางกรณีที่ผู้อื่นสามารถชาร์จใหม่ได้ในระดับหนึ่ง ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ก็ต่ำ
ในความเป็นจริง Dai และ Zhu ไม่ได้ตั้งใจจะสร้างแบตเตอรี่โซเดียมและลิเธียมคลอรีนแบบชาร์จซ้ำได้ แต่เพียงเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่มีอยู่โดยใช้ไทโอนิลคลอไรด์ สารเคมีนี้เป็นหนึ่งในส่วนผสมหลักของแบตเตอรี่ลิเธียม-ไทโอนิลคลอไรด์ ซึ่งเป็นแบตเตอรี่แบบใช้ครั้งเดียวที่ได้รับความนิยมซึ่งคิดค้นขึ้นครั้งแรกในปี 1970
แต่ในการทดลองช่วงแรกๆ ที่เกี่ยวข้องกับคลอรีนและโซเดียมคลอไรด์ นักวิจัยของสแตนฟอร์ดสังเกตเห็นว่าการเปลี่ยนสารเคมีหนึ่งไปเป็นอีกสารเคมีหนึ่งมีความเสถียร “ผมไม่คิดว่ามันจะเป็นไปได้” ไดกล่าว “เราใช้เวลาประมาณอย่างน้อยหนึ่งปีกว่าจะได้รู้ว่าเกิดอะไรขึ้น”
ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ทีมงานได้อธิบายเกี่ยวกับเคมีแบบย้อนกลับได้และค้นหาวิธีที่จะทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการทดลองกับวัสดุต่างๆ มากมายสำหรับอิเล็กโทรดขั้วบวกของแบตเตอรี่ ความก้าวหน้าครั้งใหญ่เกิดขึ้นเมื่อพวกเขาสร้างอิเล็กโทรดโดยใช้วัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนขั้นสูงจากผู้ร่วมมือศาสตราจารย์ Yuan-Yao Li และนักศึกษา Hung-Chun Tai จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติ Chung Cheng ของไต้หวัน วัสดุคาร์บอนมีโครงสร้างนาโนสเฟียร์ซึ่งเต็มไปด้วยรูพรุนเล็กๆ จำนวนมาก ในทางปฏิบัติ ทรงกลมกลวงเหล่านี้ทำหน้าที่เหมือนฟองน้ำ ดูดซับโมเลกุลคลอรีนที่สัมผัสได้จำนวนมาก และเก็บไว้เพื่อแปลงเป็นเกลือภายในไมโครพอร์ในภายหลัง
"โมเลกุลคลอรีนถูกดักจับและปกป้องในรูพรุนเล็กๆ ของคาร์บอนนาโนสเฟียร์เมื่อชาร์จแบตเตอรี่" จูอธิบาย “จากนั้น เมื่อจำเป็นต้องระบายหรือคายประจุแบตเตอรี่ เราสามารถปล่อยแบตเตอรี่และแปลงคลอรีนให้เป็น NaCl—เกลือแกง—และทำซ้ำขั้นตอนนี้ในหลายรอบ ขณะนี้เราสามารถวนรอบได้ถึง 200 ครั้งและยังมีพื้นที่สำหรับการปรับปรุง”
ผลลัพธ์ที่ได้คือขั้นตอนสู่การออกแบบแบตเตอรี่แบบวงแหวนทองเหลือง—มีความหนาแน่นของพลังงานสูง จนถึงตอนนี้ นักวิจัยได้บรรลุ 1,200 มิลลิแอมป์ชั่วโมงต่อกรัมของวัสดุอิเล็กโทรดบวก ในขณะที่ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันสูงถึง 200 มิลลิแอมป์ชั่วโมงต่อกรัม “ของเรามีความจุสูงกว่าอย่างน้อยหกเท่า” Zhu กล่าว
นักวิจัยจินตนาการว่าวันหนึ่งแบตเตอรี่ของพวกเขาถูกใช้ในสถานการณ์ที่การชาร์จบ่อยครั้งไม่สามารถทำได้จริงหรือเป็นที่ต้องการ เช่น ในดาวเทียมหรือเซ็นเซอร์ระยะไกล ขณะนี้ดาวเทียมที่ใช้งานได้จำนวนมากกำลังลอยอยู่ในวงโคจร ล้าสมัยเนื่องจากแบตเตอรี่หมด ดาวเทียมในอนาคตที่ติดตั้งแบตเตอรี่ชาร์จใหม่ได้จะมีอายุการใช้งานยาวนานสามารถติดตั้งที่ชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของดาวเทียมได้หลายเท่า
ในตอนนี้ ต้นแบบการทำงานที่พวกเขาพัฒนาขึ้นอาจยังคงเหมาะสำหรับใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กในชีวิตประจำวัน เช่น เครื่องช่วยฟังหรือรีโมทคอนโทรล สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือ ยานพาหนะไฟฟ้ายังคงมีงานอีกมากในด้านวิศวกรรมโครงสร้างแบตเตอรี่ เพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน ขยายขนาดแบตเตอรี่ และเพิ่มจำนวนรอบ
ELE Times สำนัก
ELE Times นำเสนอรายงานข่าวอิเล็กทรอนิกส์ที่ครอบคลุมทั่วโลก เทคโนโลยี และตลาด นอกเหนือจากการนำเสนอบทความเชิงลึกแล้ว ELE Times ยังดึงดูดผู้ชมที่ใหญ่ที่สุด มีคุณสมบัติเหมาะสม และมีส่วนร่วมสูงในอุตสาหกรรม ซึ่งชื่นชอบเนื้อหาที่ทันเวลา เกี่ยวข้องและรูปแบบยอดนิยมของเรา ELE Times ช่วยให้คุณสร้างการรับรู้ เพิ่มปริมาณการเข้าชม สื่อสารข้อเสนอของคุณไปยังผู้ชมที่เหมาะสม สร้างโอกาสในการขาย และขายผลิตภัณฑ์ของคุณได้ดีขึ้น
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminเพิ่มเป็น 'Atmanirbhar Bharat' ในการป้องกัน
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminแบตเตอรี่ที่ขับเคลื่อนด้วยเหงื่อแบบยืดหดได้ พัฒนาขึ้นสำหรับเทคโนโลยีสวมใส่ได้
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminพัฒนาระบบการระบุตัวตนของรถยนต์อัจฉริยะและการเข้าถึง (IAM)
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminบริษัทรักษาความปลอดภัยทางไซเบอร์ Norton ซื้อ Avast ด้วยมูลค่ากว่า 8 พันล้านดอลลาร์