შესაძლებელია თუ არა ლითიუმ-იონური ბატარეის გახანგრძლივება წყალბადის ელემენტის დასამატებლად?

Auctor Iflowpower - Dostawca przenośnych stacji zasilania

Raunns Rifo Moore National Laboratory-ის (LLNL) მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ ბატარეის მოცულობა შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს, სანამ წყალბადის ელემენტი დაემატება ლითიუმ-იონური ბატარეის ელექტროდებს, რაც გაახანგრძლივებს მუშაობის დროს და დააჩქარებს გადაცემის ოპერაციებს. ლითიუმის იონური ბატარეა არის დატენვის ბატარეის ტიპი და ლითიუმის იონი გადადის ბატარეიდან დადებით ელექტროდზე განმუხტვის დროს, ხოლო დადებითი ელექტროდის ლითიუმის იონი გადადის უკან უარყოფით ელექტროდზე დატენვისას. ლითიუმის იონური ბატარეა არის დატენვის ბატარეის ტიპი და ლითიუმის იონი გადადის ბატარეიდან დადებით ელექტროდზე განმუხტვის დროს, ხოლო დადებითი ელექტროდის ლითიუმის იონი გადადის უკან უარყოფით ელექტროდზე დატენვისას.

ლითიუმის იონურ ბატარეებს აქვთ რამდენიმე ძირითადი მახასიათებელი, ძაბვა და ენერგიის სიმკვრივე, ამ მახასიათებლების შესრულება საბოლოოდ განისაზღვრება ლითიუმის იონების და ელექტროდის მასალების კომბინაციით. ელექტროდის სტრუქტურაში, ქიმიისა და ფორმის დახვეწილმა ცვლილებებმა შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს ლითიუმის იონების ძლიერ შეკავშირებაზე მათ ძლიერ კავშირთან. ექსპერიმენტებისა და გამოთვლების საშუალებით, Livermore National Lab-ის გამომგონებლებმა დაადგინეს, რომ ლითიუმ-იონურ ბატარეაში წყალბადით დამუშავებული გრაფენის ქაფის ელექტროდი ავლენს უფრო მაღალ სიმძლავრეს და უფრო სწრაფ გადაცემის სიმძლავრეს.

„ეს დასკვნები უზრუნველყოფს ხარისხის ანალიზს, რაც ხელს უწყობს მაღალი სიმძლავრის ელექტროდების შემუშავებას გრაფენის მასალაზე დაყრდნობით“, - თქვა LLNL მასალის მეცნიერმა მორისვანგმა. ის ასევე არის ამის ერთ-ერთი ავტორი, რომელიც გამოქვეყნებულია Natural Science Report-ში (NatureScientificReports Journal). გალენის მასალები ენერგიის შესანახი ელემენტების კომერციულ გამოყენებაში, მათ შორის ლითიუმ-იონური ბატარეები და სუპერკონდენსატორები, რაც სერიოზულად მოქმედებს მის უნარზე ამ მასალის დაბალ ფასად წარმოებაზე.

ხშირად გამოყენებული ქიმიური სინთეზის მეთოდი საბოლოოდ დატოვებს წყალბადის ატომების დიდ რაოდენობას, რაც ძნელია გრაფენის ელექტროქიმიური მუშაობის ეფექტის დადგენა. Livermore Lab-ის მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ წყალბადის ელემენტი განზრახ აუმჯობესებს მარცვლებით მდიდარი გრაფენის საბაზისო ტემპერატურულ მკურნალობას, რაც რეალურად შეუძლია გააუმჯობესოს სიჩქარის მოცულობა. წყალბადის ელემენტის დეფექტების და გრაფენის დეფექტების შემდეგ იხსნება უფრო მცირე ფორა, რაც ხელს უწყობს ლითიუმის იონების უფრო ადვილად შეღწევას, რითაც აუმჯობესებს გადაცემის სიჩქარეს.

მეტი ციკლური სიმძლავრე შეიძლება მიწოდებული იყოს ლითიუმის იონის მეშვეობით, რომელიც მიმაგრებულია ახალ კიდეზე (სავარაუდოდ, წყალბადის ელემენტს ეკვრის). „ელექტროდის მუშაობის გაუმჯობესება მნიშვნელოვანი მიღწევაა, რომელსაც შეუძლია რეალური სამყაროს უფრო მეტი აპლიკაციის გახსნა“, - თქვა Livermore Laboratory Materials Science-ის პოსტდოქტორანტმა და კვლევითი ნაშრომების მნიშვნელოვანმა ავტორმა. გრაფენის ლითიუმის იონის შენახვის თვისებებში ჰიდროგენაციისა და ჰიდროგენაციის დეფექტების გამოყენების მიზნით, მკვლევარებმა გამოიყენეს შემაკავშირებელი წყალბადის ელემენტის მიერ გამოვლენილი სითბოს დამუშავების სხვადასხვა პირობები, ფოკუსირება მოახდინეს მისი 3D გრაფენის ნანოქაფის (GNF) ელექტროქიმიურ თვისებებზე.

შედგება დეფექტური გრაფენისგან. მკვლევარები იყენებენ 3D გრაფიტის ნანო ქაფს, რადგან მას აქვს სხვადასხვა პოტენციური აპლიკაციები, მათ შორის წყალბადის შენახვა, კატალიზი, ფილტრაცია, იზოლაცია, ენერგიის შთანთქმა, ტევადობის ხსნარი, სუპერკონდენსატორები და ლითიუმ-იონური ბატარეები და ა.შ. გრაფენის 3D ქაფის არაწებოვანი წებოვანი მახასიათებლები არ შეიძლება იყოს უფრო რთული, რადგან დანამატი უფრო რთულია და, შესაბამისად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც იდეალური არჩევანი მექანიზმის კვლევისთვის.

„ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ წყალბადის ელემენტის დამუშავების შემდეგ გრაფიტის ოლეის ქაფის ელექტროდს მნიშვნელოვანი პროგრესი აქვს. ამ ექსპერიმენტის კომბინაციით ჩვენ თვალყურს ვადევნებთ დახვეწილ ურთიერთქმედებებს და პროგრესს დეფექტებსა და წყალბადის ხსნარებს შორის. გრაფენის ქიმიასა და მორფოლოგიაში მცირე ცვლილებების შედეგების საპასუხოდ, შესაძლებელია გასაკვირი მნიშვნელოვანი ეფექტების მოტანა შესრულებაზე, „LLNL მკვლევარებს ასევე ჰყავთ ამ კვლევის კიდევ ერთი ავტორი“ ბრენდონვუდი.

ამ კვლევის მიხედვით, ეს კონტროლირებადი წყალბადის ელემენტის დამუშავება ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას გრაფენზე დაფუძნებულ ანოდის სხვა მასალებში, ლითიუმის იონის ოპტიმიზებული გადაცემის და გადამუშავებადი შენახვის აპლიკაციების მისაღწევად.