Dè a th’ ann am bataraidhean sùbailte stàite?

Tha buidheann de luchd-saidheans eadar-nàiseanta air seòrsa ùr de bhataraidh stàite cruaidh a leasachadh a dh’ fhaodadh an raon de charbadan dealain àrdachadh agus casg a chuir air teintean ann an coimpiutairean-uchd agus fònaichean sgairteil. Tha na h-ùghdaran a’ toirt cunntas air na fhuair iad a-mach ann an Stuthan Lùth Adhartach . Le bhith a’ cur an àite na electrolytes leaghaidh a thathas a’ cleachdadh ann am bataraidhean àbhaisteach ath-thagraidh le feadhainn ceirmeag ‘soladach’, is urrainn dhaibh bataraidhean nas èifeachdaiche agus a mhaireas fada a dhèanamh a tha cuideachd nas sàbhailte airson an cleachdadh. Tha luchd-rannsachaidh an dòchas gun urrainn dha na buannachdan sin an t-slighe a dhealbhadh airson bataraidhean nas èifeachdaiche agus nas uaine airson gach seòrsa inneal, a’ toirt a-steach càraichean dealain.

Tha ùghdaran an sgrùdaidh, bho na SA agus an RA, air a bhith a’ sgrùdadh roghainnean eile an àite electrolytes leaghaidh ann am bataraidhean lithium-ion airson ùine. Ann an 2016 dh’ainmich iad leasachadh bataraidh stàite cruaidh a dh’ fhaodadh obrachadh aig còrr air dà uair na bholtaids de cheallan àbhaisteach lithium-ion, ach le èifeachdas co-chosmhail.

Ged a tha an dealbhadh as ùire aca a’ riochdachadh leasachadh mòr air an dreach nas tràithe seo, tha an neach-rannsachaidh an t-Àrd Ollamh Dòmhnall Sadoway bho MIT a’ toirt fa-near gu bheil àite ann fhathast airson leasachadh: “Faodaidh a bhith duilich seoltachd àrd ionic a choileanadh ann an stuthan ceirmeag aig teòthachd àrd,” mhìnich e. “Bha seo na choileanadh adhartach." Tha an luchd-rannsachaidh an dòchas às deidh deuchainn a dhèanamh air na bataraidhean leasaichte sin gum bi iad freagarrach airson carbadan dealain no eadhon cumhachd a thoirt do phlèanaichean.

Ann an staid chruaidh tha milleadh bataraidhean mar thoradh air cus teasachadh air a chasg le bhith a’ cleachdadh electrolytes ceirmeag seach feadhainn lasanta, lionn. Ma thèid am bataraidh a mhilleadh agus ma thòisicheas e air cus teasachadh a dhèanamh air na carranan electrolyte ceirmeag seach a bhith a’ lasadh, a chuireas casg air bho bhith a’ dol na theine. Tha na pòlaichean ann an structar nan stuthan cruaidh sin cuideachd a’ toirt cothrom dhaibh eallach mòran nas àirde de chosgais dealain a ghiùlain le ianan a’ gluasad tro lìonra leudaichte taobh a-staigh an t-slat.

Tha na feartan sin a’ ciallachadh gu bheil luchd-saidheans air a bhith comasach air an dà chuid bholtachd agus comas nan bataraidhean aca àrdachadh an coimeas ris an fheadhainn anns a bheil electrolytes leaghaidh lasanta. Gu dearbh, thuirt an t-Ollamh Sadoway: "Sheall sinn cealla lithium-air le 12 bholt ag obair aig 90 ceum C [194 ° F]. Tha sin nas àirde na tha duine sam bith eile air a choileanadh."

Tha buannachdan eile aig an dealbhadh bataraidh ùr seo thairis air electrolytes lasanta, a’ toirt a-steach gu bheil electrolytes ceirmeag sa chumantas nas seasmhaiche na feadhainn organach. “Is e an rud iongantach cho math sa dh’ obraich e, ”thuirt an t-Ollamh Sadoway. “Fhuair sinn barrachd lùth a-mach às a’ chill seo na chuir sinn a-steach e. ​​”

Dh’ fhaodadh an seasmhachd seo leigeil le luchd-saothrachaidh àireamhan mòra de cheallan stàite cruaidh a phacadh a-steach do choimpiutairean-uchd no càraichean dealain gun a bhith draghail mun deidhinn a’ teasachadh cus, a’ dèanamh innealan tòrr nas sàbhailte agus a’ leudachadh am beatha gnìomh. An-dràsta, ma tha bataraidhean den t-seòrsa seo ro theth tha iad ann an cunnart a dhol na theine - mar a thachair o chionn ghoirid le fòn Samsung Galaxy Note 7. Cha b' urrainn dha na lasraichean a thig às a sin sgaoileadh leis nach eil èadhar taobh a-staigh nan ceallan gus losgadh a chumail suas; gu dearbh, cha b' urrainn dhaibh sgaoileadh nas fhaide na làrach a' chiad mhilleadh.

Tha na stuthan cruaidh sin cuideachd fìor fhada; an coimeas ri sin, bidh cuid de dh’ oidhirpean gus bataraidhean lithium-ion a dhèanamh le electrolytes lionn lasanta, a bhios ag obair aig teòthachd nas àirde (còrr air 100 ° C) gu cunbhalach a’ dol na theine às deidh 500 no 600 cearcall. Faodaidh na electrolytes ceirmeag seasamh ri còrr air 7500 cearcall cosgais / sgaoilidh gun a bhith na theine. ”

Dh’ fhaodadh na co-dhùnaidhean ùra a bhith air leth cudromach airson an dà chuid an raon de EVn a leudachadh agus casg a chuir air teintean fònaichean sgairteil. A rèir Sadoway: "Bha bataraidhean tòiseachaidh searbhag luaidhe [càr] aig ginealaichean nas sine de bhataraidhean. Bha raon goirid aca ach bha iad air leth earbsach," thuirt e ag ràdh gur e an laigse ris nach robh dùil aca "nam biodh e nas teotha na mu 60 ° C an uairsin chuireadh e 'na theine."

Tha bataraidhean lithium-ion an latha an-diugh, tha e a’ mìneachadh, mar cheum suas bho seo. “Tha raon fada aca ach faodaidh iad a bhith air am milleadh le cus teasachadh agus losgadh," thuirt e ag ràdh gum faodadh am bataraidh stàite cruaidh ùr a bhith na “bhriseadh bunaiteach" leis gum faodadh e leantainn gu innealan fada nas earbsaiche agus nas sàbhailte.

Tha an luchd-saidheans aig MIT den bheachd gum faodadh an teicneòlas seo còig bliadhna a thoirt mus tèid a chleachdadh gu farsaing ach eadhon cho tràth ris an ath-bhliadhna tha iad an dòchas na seòrsaichean bataraidhean seo fhaicinn air an uidheamachadh ann am fònaichean sgairteil bho luchd-saothrachaidh mòra leithid Samsung no Apple. Thug iad fa-near cuideachd gu bheil iomadh cleachdadh malairteach ann airson na ceallan sin a bharrachd air fònaichean, a’ toirt a-steach coimpiutairean-uchd agus carbadan dealain.

Ach tha an t-Ollamh Sadoway a’ rabhadh gu bheil slighe ri dhol fhathast mus tèid an teicneòlas a choileanadh. “Tha cealla againn a tha a’ coimhead fìor mhath ach ’s e làithean glè thràth a th’ ann... Tha sinn fhathast ri ceallan a dhèanamh le dealanan dùmhlachd àrd-chumhachd mòr.”

Tha Sadoway den bheachd gun tèid gabhail ris an adhartas seo gu farsaing sa bhad leis gu bheil comas aige chan ann a-mhàin a bhith a’ connadh EVs le raon fada nas motha ach cuideachd a dh’ fhaodadh casg a chuir air teintean fònaichean sgairteil. Is dòcha gu bheil e nas iongantaiche an ro-aithris aige gum faodadh bataraidhean stàite cruaidh a bhith air an cleachdadh gu h-iomlan ann an nas lugha na còig bliadhna aon uair ‘s gu bheil a’ mhòr-chuid de luchd-saothrachaidh cinnteach mu an sàbhailteachd agus an earbsachd.