تغییر دهنده بازی در وسایل نقلیه الکتریکی

تغییر دهنده بازی در وسایل نقلیه الکتریکی: طراحی جدید باتری که آتش سوزی و ذخیره سازی سوپرشارژ را مهار می کند.

محققان دانشگاه مریلند با تمرکز بر مکانیسم‌های خرابی باتری‌های لیتیومی، پیشگام فناوری هستند که ممکن است به خودروهای الکتریکی ایمن‌تر و کارآمدتر منجر شود و این پیشرفت می‌تواند خطر آتش‌سوزی باتری را که یکی از نگرانی‌های کلیدی فناوری‌های باتری موجود است، کاهش دهد.

سرکوب رشد دندریت

این روش نوآورانه که در مقاله‌ای که چهارشنبه در مجله Nature منتشر شد، رشد دندریت‌های لیتیوم را سرکوب می‌کند – ساختارهای شاخه‌مانندی که در داخل باتری‌های لیتیومی به اصطلاح تمام حالت جامد ایجاد می‌شوند و شرکت‌ها را از تجاری‌سازی گسترده فناوری امیدوارکننده باز می‌دارد.

اما این طراحی جدید برای بینلایه باتری، به رهبری پروفسور چونشنگ وانگ، دپارتمان مهندسی شیمی و بیومولکولی، تشکیل دندریت را متوقف می‌کند و می‌تواند در را برای تولید باتری‌های کاملاً جامد برای خودروهای الکتریکی باز کند.

چالش های فعلی باتری ها

حداقل 750000 خودروی الکتریکی ثبت‌شده در ایالات متحده با باتری‌های لیتیوم یون کار می‌کنند که به دلیل ذخیره انرژی بالا محبوب هستند، اما حاوی یک جزء الکترولیت مایع قابل اشتعال هستند که هنگام گرم شدن بیش از حد می‌سوزند.

در حالی که هیچ سازمان دولتی آتش سوزی خودروها را بر اساس نوع خودرو ردیابی نمی کند، و آتش سوزی باتری خودروهای الکتریکی نسبتا نادر به نظر می رسد، خطرات خاصی را به همراه دارند.

هیئت ملی ایمنی حمل و نقل گزارش می دهد که اولین پاسخ دهندگان در برابر خطرات ایمنی از جمله شوک الکتریکی و قرار گرفتن در معرض گازهای سمی ناشی از باتری های آسیب دیده یا سوخته آسیب پذیر هستند.

پیشرفت در باتری های حالت تمام جامد

به گفته وانگ باتری‌های کاملاً جامد می‌توانند به خودروهایی ایمن‌تر از مدل‌های فعلی الکتریکی یا احتراق داخلی منجر شوند، اما ایجاد یک استراتژی برای دور زدن معایب کار دشواری بود.

هنگامی که این باتری‌ها با ظرفیت‌ها و نرخ‌های شارژ-دشارژ بالا مورد نیاز خودروهای الکتریکی کار می‌کنند، دندریت‌های لیتیوم به سمت کاتد رشد می‌کنند و باعث اتصال کوتاه و کاهش ظرفیت می‌شوند.

او و دانشیار فوق دکتری هنگلی وان شروع به توسعه یک نظریه برای تشکیل رشد دندریت لیتیوم در سال 2021 کردند. محققان گفتند که این موضوع همچنان یک بحث علمی است.

او گفت: بعد از اینکه آن بخش را فهمیدیم، ایده ای را برای طراحی مجدد لایه های میانی که به طور موثر رشد دندریت لیتیوم را سرکوب می کند، پیشنهاد کردیم.

راه حل آنها به دلیل تثبیت رابط های باتری بین الکترولیت جامد و آند (جایی که الکترون های مدار وارد باتری می شوند) و الکترولیت و کاتد (جایی که انرژی از باتری خارج می شود) منحصر به فرد است.

ساختار باتری جدید یک لایه میانی غنی از فلوئور اضافه می‌کند که سمت کاتد را تثبیت می‌کند، و همچنین تغییری در لایه میانی آند با منیزیم و بیسموت ایجاد می‌کند که دندریت لیتیوم را سرکوب می‌کند.

باتری های حالت جامد نسل بعدی هستند زیرا می توانند انرژی و ایمنی بالایی داشته باشند، وانگ گفت: در باتری‌های فعلی، اگر انرژی بالایی داشته باشید، ایمنی را قربانی خواهید کرد.

راه تجاری سازی

محققان پیش از ورود محصول به بازار، چالش های دیگری نیز برای حل آن دارند. برای تجاری‌سازی باتری‌های تمام حالت جامد، متخصصان باید لایه الکترولیت جامد را کاهش دهند تا ضخامتی مشابه الکترولیت باتری‌های لیتیوم یونی داشته باشند، که باعث بهبود چگالی انرژی یا میزان انرژی باتری می‌شود.

با هدف عرضه باتری‌های جدید به بازار تا سال 2026، سازنده باتری‌های پیشرفته Solid Power قصد دارد آزمایش‌های فناوری جدید را برای ارزیابی پتانسیل تجاری‌سازی آن آغاز کند و محققان گفتند که ادامه تحقیقات با هدف افزایش بیشتر چگالی انرژی است.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.