ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററിക്ക് ഇലക്ട്രിക് വാഹന ചാർജിംഗ് സമയം കുറച്ച് മിനിറ്റുകൾ മാത്രമേ ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയൂ.

Author: Iflowpower - Fornitur Portable Power Station

ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റിയും ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുമുള്ള മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഇലക്ട്രോഡ് കനമുള്ള സർഫസ്-മെഡിയേറ്റഡ് ബാറ്ററിയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകളും ബാറ്ററികളും താരതമ്യം ചെയ്യുക. ഉറവിടം: അമേരിക്കൻ കെമിസ്ട്രി സൊസൈറ്റി എവിടെയാണ്, അത് ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ ഒരു മുന്നേറ്റം പോലെയാണ്, പക്ഷേ അത് ഒരു ബാറ്ററിയല്ല. നാനോടെകിൻസ്ട്രുമെന്റ്സ്, ഇൻക്.

അതിന്റെ അനുബന്ധ സ്ഥാപനങ്ങളായ ആങ്‌സ്ട്രോൺമെറ്റീരിയൽസ്, ഇൻ‌കോർപ്പറേറ്റഡ്. ഇലക്ട്രോഡിലെ ധാരാളം ലിഥിയം അയോണുകളുടെ ദ്രുത ഷട്ടിൽ അനുസരിച്ച്, ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഉപകരണങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന പുതിയ സ്പെസിഫിക്കേഷൻ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഓട്ടൺ, ഈ ഇലക്ട്രോഡിന് ഒരു വലിയ ഗ്രാഫീൻ പ്രതലമുണ്ട്. ഈ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഉപകരണം ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്ക് വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണെന്ന് തെളിയിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ചാർജിംഗ് സമയം കുറയ്ക്കും, അതായത് മണിക്കൂറുകളിൽ നിന്ന് ഒരു മിനിറ്റിൽ താഴെയായി ചുരുക്കും.

മറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ സംഭരണം (ഉദാഹരണത്തിന്, സംഭരണ ​​സൗരോർജ്ജം, കാറ്റാടി ഊർജ്ജം), സ്മാർട്ട് ഗ്രിഡുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടാം. ഗ്രാഫീൻ ഉപരിതല പ്രവർത്തനത്തിനുള്ള ലിഥിയം അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് ബാറ്ററിയാണ് ഈ പുതിയ ഉപകരണം എന്ന് ഗവേഷകർ പറഞ്ഞു, അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററി (SMCS: ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥകോശങ്ങൾ). നിലവിലുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ തുറക്കാത്ത വസ്തുക്കളും ഘടനകളും ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അവയ്ക്ക് ഇതിനകം തന്നെ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളെയും സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകളെയും മറികടക്കാൻ കഴിയും.

ഈ പുതിയ ഉപകരണത്തിന് ഒരു കിലോവാട്ട് ബാറ്ററിക്ക് 100 കിലോവാട്ട് നൽകാൻ കഴിയും, ഇത് വാണിജ്യ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളേക്കാൾ 100 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്, സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററിനേക്കാൾ 10 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്. പവർ ഡെൻസിറ്റി കൂടുന്തോറും ഊർജ്ജ കൈമാറ്റ വേഗതയും കൂടും (ചാർജിംഗ് വേഗത കൂടാൻ ഇത് കാരണമാകും). കൂടാതെ, ഈ പുതിയ ബാറ്ററിക്ക് ഒരു കിലോഗ്രാം ബാറ്ററിക്ക് 160 വാട്ട്സ് ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത സംഭരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വാണിജ്യവൽക്കരിച്ച ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്, പരമ്പരാഗത സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററിനേക്കാൾ 30 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്.

ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത കൂടുന്തോറും കൂടുതൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കാൻ കഴിയും, കൂടുതൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കപ്പെടും (ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ ഡ്രൈവിംഗ് മൈലേജ് കൂടുതലാണെങ്കിൽ). ഉപകരണങ്ങളുടെ ഭാരം ഒന്നുതന്നെയാണെങ്കിൽ, നിലവിലുള്ള ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററിയും ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളും ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കാം. നാനോ ഇൻസ്ട്രുമെന്റ് ആൻഡ് ആഞ്ചർസ്ട്രോൺ മെറ്റീരിയൽസ് കമ്പനിയുടെ സ്ഥാപകനായ ജിയാങ് ബൗസ് (ബോർസ്.ജാങ്) നമ്മുടെ ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററി നിലവിലുള്ള ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിക്ക് സമാനമാണെന്നും ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്നും അതിനാൽ യാത്രാ പരിപാടി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്നും പറയപ്പെടുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, തത്വത്തിൽ, വൈദ്യുത വാഹനങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി പോലെ, മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിനുപകരം, ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററികൾ ഏതാനും മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ (ഒരു മിനിറ്റിൽ കുറയാത്തത്) ചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. ജിയാങ് ബൗൾഡ്സും നാനോ ടെക്നോളജി ഇൻസ്ട്രുമെന്റ് കമ്പനി ലിമിറ്റഡിലെ അദ്ദേഹത്തിന്റെ പങ്കാളിയും.

അടുത്ത തലമുറയിലെ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഉപകരണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമായ ഈ പഠനം ആഞ്ചേഴ്‌സ്മിയ മെറ്റീരിയൽ കമ്പനിയും ചേർന്ന് "നാനോ എക്സ്പ്രസ്" (നാനോലെറ്റേഴ്‌സ്) ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. രണ്ട് കമ്പനികളും നാനോ മെറ്റീരിയലുകളുടെ വാണിജ്യവൽക്കരണത്തിൽ വൈദഗ്ദ്ധ്യം നേടിയവരാണ്, ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ നാനോ-ഗ്രാനൈറ്റ് (NGPS: നാനോഗ്രാഫീൻ പ്ലേറ്റ്‌ലെറ്റുകൾ) നിർമ്മാതാവാണ് ആഞ്ചർസ്ട്രോങ്. ഗവേഷകർ അവരുടെ ഗവേഷണത്തിൽ വിശദീകരിക്കുന്നതുപോലെ, ഊർജ്ജ സംഭരണം, ബാറ്ററികൾ, സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകൾ എന്നിവയിൽ അവരുടേതായ ശക്തികളും ബലഹീനതകളും ഉണ്ട്.

ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളുടെ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത (120-150 വാട്ട് / കിലോഗ്രാം) സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററിനേക്കാൾ (5 വാട്ട് / കിലോഗ്രാം) വളരെ കൂടുതലാണെങ്കിലും, ഈ ബാറ്ററിക്ക് കുറഞ്ഞ പവർ ഡെൻസിറ്റി ഉണ്ട് (1 kW / കിലോഗ്രാം ബാറ്ററി), 10 kW / കിലോഗ്രാം ബാറ്ററി താരതമ്യം ചെയ്യുക). ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററിന്റെ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും നിരവധി ഗവേഷണ സംഘങ്ങൾ ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ ഈ രണ്ട് മേഖലകളിലും ഇപ്പോഴും വലിയ വെല്ലുവിളികൾ നേരിടുന്നു. ഒരു പുതിയ ചട്ടക്കൂട് നൽകുന്നതിനാൽ, അത് ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഉപകരണങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും, അതിനാൽ ഈ ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററി ഗവേഷകർക്ക് ഈ വെല്ലുവിളികളെ മറികടക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.

ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററിയുടെയും സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററിന്റെയും പ്രകടനത്തിലെ വിടവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനായി ഈ പുതിയ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഉപകരണം വികസിപ്പിക്കുമെന്ന് ജിയാങ് ബൗസ് പറഞ്ഞു. ഏറ്റവും പ്രധാനമായി, ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനപരമായി പുതിയൊരു ചട്ടക്കൂടാണിത്, ഇത് ഗവേഷകർക്ക് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, മാത്രമല്ല ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും, പരസ്പരം ത്യജിക്കാതെ. ഉപരിതല മധ്യസ്ഥതയിലുള്ള ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോഡിന് വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുണ്ട്, അതിനാൽ വലിയ അളവിലുള്ള അയോണുകൾ വേഗത്തിൽ കടന്നുപോകുന്നു, ഇത് വേഗത്തിലുള്ള ചാർജിംഗ് സമയം നൽകുന്നു.

ഉറവിടം: അമേരിക്കൻ രസതന്ത്രത്തിന്റെ ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററി പ്രകടനത്തിന്റെ താക്കോൽ കാഥോഡും ആനോഡും വളരെ വലിയ ഗ്രാഫീൻ ഉപരിതലം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു എന്നതാണ്. ബാറ്ററികൾ നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ, ഗവേഷകർ ആനോഡിൽ ലിഥിയം ലോഹം (കണികകളുടെയോ ലോഹ ഫോയിലിന്റെയോ രൂപത്തിൽ) ഇടുന്നു. ആദ്യത്തെ ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളിൽ, ലിഥിയം അയോണൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററിയേക്കാൾ കൂടുതൽ ലിഥിയം അയോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്നു.

ബാറ്ററി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഈ അയോണുകൾ ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വഴി കാഥോഡിലേക്ക്, കാഥോഡിന്റെ സുഷിരങ്ങളിലേക്ക് സഞ്ചരിച്ച് കാഥോഡിലെ ഒരു വലിയ ഗ്രാഫീൻ പ്രതലത്തിൽ എത്തുന്നു. ചാർജിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ, വലിയ അളവിലുള്ള ലിഥിയം അയോൺ ഫ്ലക്സ് കാഥോഡിൽ നിന്ന് ആനോഡിലേക്ക് വേഗത്തിൽ കുടിയേറുന്നു. വളരെ വലിയ ഇലക്ട്രോഡ് ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, അതിനാൽ വലിയ അളവിലുള്ള അയോണുകൾ വേഗത്തിൽ കടന്നുപോകുന്നു, ഉയർന്ന പവർ, ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത.

ബാറ്ററിയിലെ ബാറ്ററി പോലെ ബ്ലോക്ക് ഇലക്ട്രോഡിലേതിനേക്കാൾ, പോറസ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലം കൂടുതൽ സമയം എടുക്കുന്ന ഇൻസേർഷൻ പ്രക്രിയ ആവശ്യമില്ലെന്ന് ഗവേഷകർ വിശദീകരിച്ചു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ഇലക്ട്രോഡുകൾക്കിടയിൽ ലിഥിയം അയോണുകൾ തിരുകണം, ഇത് ബാറ്ററി ചാർജിംഗിന് ഒരു പ്രധാന സമയമാണ്. ഈ പഠനത്തിൽ, ഗവേഷകർ വിവിധ തരം ഗ്രാഫൈറ്റുകൾ ധാരാളം ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, വ്യത്യസ്ത തരം ഗ്രാഫീനുകൾ (ഓക്‌സിഡൈസ്ഡ്, റിഡ്യൂസ്ഡ് സിംഗിൾ-ലെയർ, മൾട്ടി-ലെയർ ഗ്രാഫീൻ) തയ്യാറാക്കി, എന്നാൽ ഈ ഉപകരണത്തിന്റെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി ഈ മെറ്റീരിയലുകളും കോൺഫിഗറേഷനുകളും കൂടുതൽ വിശകലനം ചെയ്തു.

ഒരു വശത്ത്, ഈ ബാറ്ററിയുടെ സൈക്കിൾ ലൈഫ് കൂടുതൽ പഠിക്കാൻ ഗവേഷകർ പദ്ധതിയിടുന്നു. ഇതുവരെ, ഈ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് 1000 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷവും 95% ശേഷി നിലനിർത്താൻ കഴിയുമെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി, 2000 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷവും ഡെൻഡ്രൈറ്റിന്റെ ഒരു സൂചനയും ഇല്ല. ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വ്യത്യസ്ത ലിഥിയം സംഭരണ ​​സംവിധാനങ്ങളെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യാനും ഗവേഷകർ പദ്ധതിയിടുന്നു.

ഉപരിതല-മധ്യസ്ഥ ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വാണിജ്യവൽക്കരണത്തിന് വലിയ തടസ്സങ്ങളൊന്നും ഉണ്ടാകില്ലെന്ന് ഞങ്ങൾ കണക്കാക്കുന്നു, ജിയാങ് ബൗസ് പറഞ്ഞു. നിലവിലുള്ള ഗ്രാഫീൻ ഉയർന്ന വിലയ്ക്ക് വിൽക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ആഞ്ചർസ്ട്രോൺ മെറ്റീരിയൽസ് കമ്പനി ഗ്രാഫീനിന്റെ ഉൽപാദന ശക്തി സജീവമായി വികസിപ്പിക്കുന്നു. അടുത്ത 1-3 വർഷത്തിനുള്ളിൽ ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ഉൽപാദനച്ചെലവ് ഗണ്യമായി കുറയുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.