Viimane Patareide Läbimurdelugu 2019. Aastast. (Lubame!)

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-03 14:09

Paremate patareide, mis kestavad kauem, suurema energiatihedusega, vähem mürgiste või kergemini ringlussevõetavate patareide otsingud jätkuvad kogu maailma laborites. Viimane patareide läbimurde teade pärineb Illinoisi ülikooli uurijatelt - Champagne. Pealkirjaga "Katalüsaatorivabad dünaamilised võrgud taaskasutatavate, isetervenevate tahkete polümeerelektrolüütide jaoks" avaldati hiljuti ajakirjas Journal of the American Chemical Society.

Niisiis, mis on kogu hoopla? Kaks asja - dendriidid ja taaskasutatavus. Traditsioonilistes vedela elektrolüüdiga liitiumioonakudes võivad tekkida teravad naastud, mida nimetatakse dendriitideks, mis lühendavad aku kasutusaega. Mõnel juhul võivad need läbistada akuelemendi sisemisi osi, põhjustades lühiseid, mis võivad põhjustada tulekahju või plahvatuse.

Teadlased näevad vaeva, et leida vedelate elektrolüütide asendajaid. Paljud suunavad oma tähelepanu tahketele materjalidele nagu keraamika või polümeerid. Puuduseks on see, et paljud neist tahketest ainetest on jäigad ja rabedad, mille tulemuseks on halb elektrolüüdi-elektroodi kontakt ja vähenenud juhtivus.

Illinoisi ülikooli teadlased arvavad, et neil võib olla vastus. "Tahked iooni juhtivad polümeerid on üks võimalus vedelate elektrolüütide väljatöötamiseks," ütleb materjaliteaduse inseneri kraadiõppur ja uuringu kaasautor Brian Jing. "Kuid aku kõrge temperatuur võib sulatada enamiku polümeere, põhjustades jällegi dendriite ja riket." Ta ütleb, et tema meeskond on välja töötanud tahke polümeeril põhineva elektrolüüdi, mis võib kahjustumise korral ise paraneda. Veelgi parem, seda saab taaskasutada ilma karmide kemikaalide või kõrge temperatuuri kasutamiseta, vahendab Science Daily.

Varasemad uuringud on loonud tahked elektrolüüdid, kasutades ristseotud polümeersete ahelate võrku, moodustades kummist liitiumjuhi, mis aeglustab dendriitide kasvu. See on hea uudis. Halb uudis on see, et need materjalid on keerulised ja neid ei saa pärast kahjustusi taastada ega ravida, ütleb Jing.

Illinoisi ülikool leidis ühise viisi võrgu polümeeri elektrolüüdi valmistamiseks, milles ristseotud punkt võib läbida vahetusreaktsioone ja vahetada polümeeri kiude. Need võrgud muutuvad kuumutamisel tegelikult jäigemaks, mis võib dendriidiprobleemi minimeerida. Veel üks eelis on see, et neid saab pärast kahjustusi hõlpsasti lagundada ja uuesti tahkuda võrgustatud struktuuriks, muutes need ringlussevõetavaks ning pärast kahjustamist taastavad nad juhtivuse, kuna on iseparanevad.

"See uus võrgupolümeer näitab ka märkimisväärset omadust, et kuumutamisel suureneb nii juhtivus kui ka jäikus, mida tavapäraste polümeerelektrolüütide puhul pole näha," ütleb Jing. "Enamiku polümeeride lagunemiseks on vaja tugevaid happeid ja kõrgeid temperatuure," ütles materjaliteaduse ja inseneriprofessor Christopher Evans, kes on uuringu juhtiv autor. "Meie materjal lahustub toatemperatuuril vees, muutes selle väga energiasäästlikuks ja keskkonnasõbralikuks protsessiks."

"Ma arvan, et see töö pakub teistele testimiseks huvitavat platvormi," ütleb Evans. "Kasutasime oma polümeeris väga spetsiifilist keemiat ja väga spetsiifilist dünaamilist sidet, kuid arvame, et seda platvormi saab juhtivuse ja mehaaniliste omaduste muutmiseks ümber seadistada, et seda saaks kasutada paljude teiste keemiatega."

Teisisõnu, töö on paljulubav, kuid selle äriliselt tasuvaks muutmiseks on veel pikk tee minna. Alusuuringud võtavad aega ja neid ei saa kiirustada. Nii et jah, see on järjekordne saaga „Järgmise põlvkonna aku on peaaegu käes”. Ohutumad patareid on ilmselgelt soovitav eesmärk, kuid loo oluline osa on ka väljavaade liitium-ioonakudest, mida saab hõlpsasti ohutult ja odavalt taaskasutada. Kui transportimiseks ja energiasalvestuseks mõeldud patareid muutuvad üha populaarsemaks, saab nende ringlussevõtust oluline heitevaba revolutsiooni komponent.