Կալիֆորնիայի համալսարանը մարտկոցի նոր դիֆրագմ է պատրաստում մարտկոցի գերտաքացումից պայթյուններից խուսափելու համար՝ օգտագործելով ածխածնային նանոխողովակային ցանցեր

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - 휴대용 전원소 공급업체

Կալիֆորնիայի Սան Դիեգոյի համալսարանի նանո-ինժեները մշակել է անվտանգ հատկություն, որը թույլ չի տալիս լիթիում մետաղական մարտկոցների արագ տաքացումն ու գործարկումը կարճ միացման ժամանակ: Կալիֆորնիայի Սան Դիեգոյի նանո-ճարտարագիտության պրոֆեսոր Լյու Պինգը հոդված է հրապարակել «Advanced Materials» ամսագրում, որը հրապարակվել է «Advanced Materials» ամսագրում, որտեղ մանրամասն ներկայացրել է իրենց աշխատանքը։ Լիթիումի մետաղական մարտկոցները մեծ ներուժ ունեն կատարողականության մեջ, սակայն ներկայիս տեսքով այն հեշտ է ձախողվել:

Դա պայմանավորված է դենդրիտային բյուրեղ կոչվող ասեղի կառուցվածքի աճով, մարտկոցը լիցքավորելուց հետո դենդրիմատուրան ձևավորվում է անոդի վրա, և բաժանարարը կարող է ծակվել, և անջատիչը ձևավորվում է անոդի և կաթոդի միջև: Արգելք, դանդաղեցնող էներգիա և ջերմային հոսք: Երբ այս խոչընդոտը ոչնչացվում է, և էլեկտրոնները կարող են ավելի ազատ հոսել, նրանք ավելի շատ կալորիա են արտադրում, և ամեն ինչ դուրս կգա վերահսկողությունից՝ առաջացնելով մարտկոցի գերտաքացում, ձախողում, հրդեհ և նույնիսկ պայթյուն:

Գիտնականները փորձում են լուծել այս խնդիրները լիթիումի մետաղական մարտկոցներում տարբեր ձևերով, որտեղ ուլտրաձայնային կամ հատուկ պաշտպանիչ շերտերն օգտագործում են ուլտրաձայնային կամ հատուկ պաշտպանիչ շերտեր, քանի որ դա ընդամենը մի քանի հնարավորություն է: Թիմը մաքրել է մարտկոցի այն մասը, որը կոչվում է դիֆրագմա: Դիֆրագմը խոչընդոտ է դրական էլեկտրոդի և բացասական էլեկտրոդի միջև, այնպես որ, երբ մարտկոցը կարճ է, մարտկոցում կուտակված էներգիան (այսինքն ջերմությունը) հոսում է դանդաղ:

Թեզի առաջին հեղինակը ապշեցրեց. «Մենք չենք փորձում կանխել մարտկոցի խափանումը։ Մենք պարզապես մարտկոցն ավելի ապահով ենք դարձնում, այնպես որ, երբ այն խափանվում է, մարտկոցը չի բռնկվի կամ պայթյունի չի ենթարկվի: Լիթիում մետաղական մարտկոցներ Կրկնվող լիցքավորումից հետո անոդը կհայտնվի անոդում:

Ժամանակի ընթացքում դենդրիտային աճը բավական երկար է, ներթափանցելով դիֆրագմ, կամուրջ բարձրացնելով անոդի և կաթոդի միջև՝ առաջացնելով ներքին կարճ միացումներ։ Երբ դա տեղի է ունենում, երկու էլեկտրոդների միջև էլեկտրոնի հոսքը կորցնում է վերահսկողությունը, ինչի հետևանքով մարտկոցը գերտաքանում է և դադարում աշխատել: Կալիֆորնիայի Սան Դիեգոյի համալսարանի հետազոտական ​​թիմը հիմնականում մեղմացել է:

Մի կողմը ծածկում է բարակ շերտ, մասամբ էլեկտրահաղորդող ածխածնային նանոխողովակների ցանց, որը կարող է ընդհատել դենդրիտների ցանկացած ձևավորում: Երբ դենդրիտային մածուկը կպցնում է դիֆրագմը և հարվածում ածխածնային նանոխողովակի ցանցին, էլեկտրոնայինն ունի ալիք, որը կարող է դանդաղորեն լիցքաթափվել, այլ ոչ թե ուղղակիորեն դեպի կաթոդ: Գոնսալեսը կհամեմատի մարտկոցի նոր բաժանարարը պատնեշի վրա դրենաժային ճանապարհի հետ:

Նա ասաց. «Երբ ամբարտակը սկսի բուֆերալ, դուք կբացեք արտահոսքը, թողեք, որ մի քիչ ջուր հոսի վերահսկելի կերպով։ Այս կերպ, երբ ամբարտակն իսկապես դեսիսեթ է, ջուրը շատ քիչ է, որը կարող է հեղեղումներ առաջացնել: Սա մեր բաժանարարի գաղափարն է, որը մեծապես նվազեցնում է լիցքավորման արագությունը՝ կանխելով էլեկտրոնային «ջրհեղեղը» դեպի կաթոդ։

Երբ դենդրիտը ընդհատվում է տարանջատիչի հաղորդիչ շերտով, մարտկոցը կսկսի լիցքաթափվել, հետևաբար, երբ մարտկոցը կարճ է, էներգիան բավարար չէ վտանգավոր լինելու համար: «Մարտկոցի այլ հետազոտական ​​աշխատանքներ կենտրոնացած են բավականաչափ ամուր նյութով դենդրիտների ներթափանցումը արգելափակելու վրա: Սակայն Գոնսալեսն ասաց, որ այս մոտեցման խնդիրն այն է, որ այն միայն երկարաձգվում է անխուսափելի արդյունքներով:

Այս բաժանարարները դեռ լավ կարիք ունեն՝ թույլ տալով իոններին անցնել, որպեսզի մարտկոցը աշխատի: Հետեւաբար, երբ ծառը վերջապես անցնի, կարճ միացումն ավելի կվատանա։ Փորձարկման ժամանակ նոր տարանջատիչում տեղադրված լիթիումի մետաղական մարտկոցը 20-30 ցիկլերի ընթացքում աստիճանաբար խափանման նշաններ է ցույց տալիս:

Միևնույն ժամանակ, մարտկոցը և սովորական (և մի փոքր հաստ) բաժանարարը հանկարծակի անսարքություններ են ունենում մեկ ցիկլի ընթացքում: «Իրական դեպքի տեսարանում դուք չեք ունենա որևէ նախազգուշացում մարտկոցի խափանման մասին: Նախորդ վայրկյանը կարող է լավ լինել, հաջորդ վայրկյանին այն կբռնկվի կամ ամբողջովին կարճ միացում կլինի:

Սա անկանխատեսելի է»,- ասել է Գոնսալեսը։ «Բայց մեր տարանջատիչով դուք նախապես կզգուշացվեք՝ վատանալով, վատանալով, վատանալով, գնալով շատանալով,. «Չնայած այս հետազոտության ուշադրության կենտրոնում լիթիումի մետաղական մարտկոցներն են, հետազոտողները ասում են, որ այս բաժանարարը կարող է օգտագործվել նաև լիթիումի իոնների և մարտկոցների այլ քիմիական ռեակցիաներում։

Հետազոտական ​​թիմը պարտավորվելու է օպտիմալացնել անջատիչի առևտրային օգտագործումը: Կալիֆորնիայի Սան Դիեգոյի համալսարանը դիմել է ուսումնասիրության ժամանակավոր արտոնագրի համար։