(function(w,d,s,l,i){w[l]=w[l]||[];w[l].push({'gtm.start': new Date().getTime() ,event:'gtm.js'});var f=d.getElementsByTagName(s)[0], j=d.createElement(s),dl=l!='dataLayer'?'&l='+l:' ';j.async=true;j.src= 'https://www.googletagmanager.com/gtm.js?id='+i+dl;f.parentNode.insertBefore(j,f); })(Fënster ,document,'script','dataLayer','GTM-5FPJ7HX');
Home / Blog / D'Ingenieuren hunn e Separator entwéckelt, deen gasformeg Elektrolyte stabiliséiert fir ultra-niddereg Temperatur Batterie méi sécher ze maachen

D'Ingenieuren hunn e Separator entwéckelt, deen gasformeg Elektrolyte stabiliséiert fir ultra-niddereg Temperatur Batterie méi sécher ze maachen

20 Oct, 2021

By hoppt

Laut auslännesche Medieberichter hunn Nano-Ingenieuren op der University of California San Diego e Batterie-Separator entwéckelt, deen als Barrière tëscht der Kathode an der Anode handele kann fir ze verhënneren, datt de gasfërmege Elektrolyt an der Batterie verdampft. Déi nei Membran verhënnert datt den internen Drock vum Stuerm accumuléiert, doduerch datt d'Batterie schwëllt an explodéiert.

De Fuerschungsleader, Zheng Chen, Professer fir Nano-Engineering an der Jacobs School of Engineering an der University of California, San Diego, sot: "Duerch Gasmoleküle kann d'Membran als Stabilisator fir flüchteg Elektrolyte handelen."

Den neie Separator kann d'Batterieleistung bei ultra-niddereg Temperaturen verbesseren. D'Batteriezelle déi d'Membran benotzt ka bei minus 40 ° C funktionnéieren, an d'Kapazitéit kann esou héich wéi 500 Milliampere Stonnen pro Gramm sinn, während déi kommerziell Membran Batterie an dësem Fall bal null Kraaft huet. Fuerscher soen datt och wann et fir zwee Méint onbenotzt bleift, ass d'Batteriezellkapazitéit nach ëmmer héich. Dës Leeschtung weist datt d'Diaphragma och d'Lagerliewen verlängeren kann. Dës Entdeckung erlaabt d'Fuerscher hiert Zil weider z'erreechen: Batterien ze produzéieren, déi Elektrizitéit fir Gefierer an äisegem Ëmfeld ubidden, wéi Raumschëffer, Satellitten an Déifseeschëffer.

Dës Fuerschung baséiert op enger Studie am Laboratoire vum Ying Shirley Meng, Professer fir Nano-Engineering op der University of California, San Diego. Dës Fuerschung benotzt e bestëmmte flëssege Gaselektrolyt fir eng Batterie z'entwéckelen déi gutt Leeschtung an engem Ëmfeld minus 60 ° C fir d'éischte Kéier behalen kann. Ënner hinnen ass de flëssege Gaselektrolyt e Gas dee flësseg gëtt andeems Drock applizéiert gëtt a méi resistent géint niddreg Temperaturen ass wéi traditionell flësseg Elektrolyte.

Awer dës Zort Elektrolyt huet e Defekt; et ass einfach vu Flëssegkeet op Gas z'änneren. Chen sot: "Dëse Problem ass de gréisste Sécherheetsprobleem fir dësen Elektrolyt." Den Drock muss erhéicht ginn fir d'Flëssegmoleküle ze kondenséieren an den Elektrolyt an engem flëssege Staat ze halen fir den Elektrolyt ze benotzen.

Dem Chen säi Laboratoire huet mam Meng an dem Tod Pascal, Professer fir Nanoengineering op der University of California, San Diego zesummegeschafft, fir dëse Problem ze léisen. Duerch d'Kombinatioun vun der Expertise vun Informatiksexperten wéi Pascal mat Fuerscher wéi Chen a Meng, gouf eng Method entwéckelt fir de verdampfte Elektrolyt ze flëssegen ouni ze vill Drock séier opzesetzen. D'Personal hei uewen erwähnt ass mam Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC) vun der University of California, San Diego verbonnen.

Dës Method léint vun engem physikalesche Phänomen an deem Gasmoleküle spontan kondenséieren wann se a klenge Nano-Skala Raum gefaange ginn. Dëst Phänomen gëtt Kapillarkondensatioun genannt, wat de Gas bei engem nidderegen Drock flësseg ka maachen. D'Fuerschungsteam huet dëst Phänomen benotzt fir e Batterieseparator ze konstruéieren deen den Elektrolyt an ultra-niddereg Temperatur Batterien stabiliséiere kann, e flëssege Gas Elektrolyt aus Fluormethangas. D'Fuerscher hunn e poröse kristallinem Material benotzt deen e Metal-organic Framework (MOF) genannt gëtt fir d'Membran ze kreéieren. Déi eenzegaarteg Saach iwwer MOF ass datt et voller kleng Poren ass, déi Fluormethangasmoleküle kënne fangen an se bei relativ nidderegen Drock kondenséieren. Zum Beispill, Fluormethan schrumpft normalerweis bei minus 30 ° C an huet eng Kraaft vun 118 psi; awer wann MOF benotzt gëtt, ass de Kondensatiounsdrock vu porösen bei der selwechter Temperatur nëmmen 11 psi.

Chen sot: "Dës MOF reduzéiert den Drock wesentlech fir den Elektrolyt ze schaffen. Dofir kann eis Batterie eng grouss Kapazitéit bei niddregen Temperaturen ouni Degradatioun ubidden." D'Fuerscher hunn e MOF-baséiert Separator an enger Lithium-Ion Batterie getest. . D'Lithium-Ion-Batterie besteet aus enger Fluorocarbon-Kathode an enger Lithium-Metallanode. Et kann et mat engem gasfërmege Fluormethan Elektrolyt bei engem internen Drock vu 70 psi fëllen, wäit méi niddereg wéi den Drock, deen néideg ass fir de Fluormethan ze flëssegen. D'Batterie kann nach ëmmer 57% vu senger Raumtemperaturkapazitéit bei minus 40°C halen. Am Géigesaz, bei der selwechter Temperatur an Drock, ass d'Kraaft vun enger kommerziell Membran Batterie mat engem gasfërmege Elektrolyt mat Fluormethan bal null.

D'Mikroporen baséiert op dem MOF Separator sinn de Schlëssel well dës Mikroporen méi Elektrolyte kënne halen an der Batterie fléien och ënner reduzéierter Drock. Déi kommerziell Diaphragma huet grouss Poren a kënnen net gasformeg Elektrolytmoleküle ënner reduzéierten Drock behalen. Awer Mikroporositéit ass net deen eenzege Grond datt d'Diaphragma gutt ënner dëse Bedéngungen funktionnéiert. D'Membran entworf vun de Fuerscher erlaabt och d'Poren e kontinuéierleche Wee vun engem Enn zum aneren ze bilden, doduerch datt Lithium-Ionen fräi duerch d'Membran fléisse kënnen. Am Test ass d'ionesch Konduktivitéit vun der Batterie mat der neier Membran bei minus 40 ° C zéng Mol déi vun der Batterie déi kommerziell Membran benotzt.

Dem Chen seng Equipe testt momentan MOF-baséiert Separatoren op aner Elektrolyte. Chen sot: "Mir hunn ähnlech Effekter gesinn. Andeems Dir dëse MOF als Stabilisator benotzt, kënne verschidde Elektrolytmoleküle adsorbéiert ginn fir d'Batteriesécherheet ze verbesseren, och traditionell Lithium-Batterien mat flüchtege Elektrolyte."

close_wäiss
zoumaachen

Schreift Ufro hei

Äntwert bannent 6 Stonnen, all Froen si wëllkomm!