• batter-001

ថ្មដែលផ្ទុកថាមពលទាំងនេះដំណើរការបានល្អក្នុងអាកាសធាតុត្រជាក់ និងកំដៅខ្លាំង

វិស្វករនៅសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា San Diego បានបង្កើតថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុង ដែលដំណើរការបានល្អនៅសីតុណ្ហភាពត្រជាក់ និងក្តៅក្រហាយ ខណៈពេលដែលខ្ចប់ថាមពលច្រើន។អ្នកស្រាវជ្រាវសម្រេចបាននូវមុខងារនេះដោយការបង្កើតអេឡិចត្រូលីតដែលមិនត្រឹមតែអាចប្រើប្រាស់បាន និងរឹងមាំនៅទូទាំងជួរសីតុណ្ហភាពដ៏ធំទូលាយប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងអាចប្រើប្រាស់បានជាមួយ anode និង cathode ដែលមានថាមពលខ្ពស់ផងដែរ។
ថ្មដែលធន់នឹងសីតុណ្ហភាពត្រូវ​បាន​ពិពណ៌នា​នៅ​ក្នុង​កាសែត​មួយ​ដែល​បាន​ចេញ​ផ្សាយ​នៅ​សប្តាហ៍​នៃ​ថ្ងៃ​ទី 4 ខែ​កក្កដា ក្នុង​ការ​បន្ត​នៃ​បណ្ឌិត្យសភា​វិទ្យាសាស្ត្រ​ជាតិ (PNAS)។
អាគុយបែបនេះអាចអនុញ្ញាតឱ្យរថយន្តអគ្គិសនីនៅក្នុងអាកាសធាតុត្រជាក់អាចធ្វើដំណើរបានកាន់តែឆ្ងាយដោយសាកម្តង។លោក Zheng Chen សាស្ត្រាចារ្យផ្នែក nanoengineering នៅសាលាវិស្វកម្ម UC San Diego Jacobs និងជាអ្នកនិពន្ធជាន់ខ្ពស់នៃការសិក្សាបាននិយាយថា ពួកគេក៏អាចកាត់បន្ថយតម្រូវការសម្រាប់ប្រព័ន្ធត្រជាក់ ដើម្បីរក្សាកញ្ចប់ថ្មរបស់រថយន្តពីការឡើងកំដៅក្នុងអាកាសធាតុក្តៅ។
“អ្នកត្រូវការប្រតិបត្តិការសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៅក្នុងតំបន់ដែលសីតុណ្ហភាពព័ទ្ធជុំវិញអាចឈានដល់លេខបី ហើយផ្លូវកាន់តែក្តៅ។នៅក្នុង​រថយន្ត​អគ្គិសនី កញ្ចប់​ថ្ម​ជាធម្មតា​ស្ថិត​នៅ​ក្រោម​កម្រាលឥដ្ឋ ជិត​ផ្លូវ​ក្តៅ​ទាំងនេះ​»​។ លោក Chen ដែល​ក៏​ជា​សមាជិក​មហាវិទ្យាល័យ​នៃ​មជ្ឈមណ្ឌល​ថាមពល និង​ថាមពល​និរន្តរភាព UC San Diego បាន​ពន្យល់​ផងដែរ។"ផងដែរ ថ្មឡើងកំដៅដោយសារចរន្តចរន្តឆ្លងកាត់កំឡុងប្រតិបត្តិការ។ប្រសិន​បើ​ថ្ម​មិន​អាច​ទ្រាំទ្រ​នឹង​ការ​ឡើង​កម្ដៅ​នេះ​នៅ​សីតុណ្ហភាព​ខ្ពស់​ទេ ដំណើរការ​របស់​វា​នឹង​ធ្លាក់​ចុះ​យ៉ាង​ឆាប់​រហ័ស»។
នៅក្នុងការសាកល្បង អាគុយដែលមានភស្តុតាងនៃគំនិតបានរក្សា 87.5% និង 115.9% នៃសមត្ថភាពថាមពលរបស់ពួកគេនៅ -40 និង 50 C (-40 និង 122 F) រៀងគ្នា។ពួកគេក៏មានប្រសិទ្ធភាព Coulombic ខ្ពស់ 98.2% និង 98.7% នៅសីតុណ្ហភាពទាំងនេះរៀងៗខ្លួន ដែលមានន័យថា អាគុយអាចឆ្លងកាត់វដ្តនៃការសាកថ្ម និងបញ្ចោញកាន់តែច្រើន មុនពេលវាឈប់ដំណើរការ។
ថ្មដែល Chen និងសហការីបានបង្កើតគឺមានភាពធន់នឹងកំដៅ និងត្រជាក់ ដោយសារអេឡិចត្រូលីតរបស់ពួកគេ។វាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយដំណោះស្រាយរាវនៃ dibutyl ether លាយជាមួយអំបិលលីចូម។លក្ខណៈពិសេសមួយអំពី dibutyl ether គឺថា ម៉ូលេគុលរបស់វាចងខ្សោយទៅនឹងអ៊ីយ៉ុងលីចូម។ម៉្យាងទៀត ម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូលីតអាចបញ្ចេញចោលនូវអ៊ីយ៉ុងលីចូមយ៉ាងងាយស្រួល នៅពេលដែលថ្មដំណើរការ។អន្តរកម្មម៉ូលេគុលខ្សោយនេះ អ្នកស្រាវជ្រាវបានរកឃើញនៅក្នុងការសិក្សាពីមុន ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការថ្មនៅសីតុណ្ហភាពរងសូន្យ។លើសពីនេះ dibutyl ether អាចយកកំដៅបានយ៉ាងងាយស្រួលព្រោះវារក្សារាវនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (វាមានចំណុចរំពុះ 141 C ឬ 286 F) ។
ស្ថេរភាពគីមីសាស្ត្រលីចូម - ស្ពាន់ធ័រ
អ្វីដែលពិសេសផងដែរអំពីអេឡិចត្រូលីតនេះគឺថាវាអាចប្រើបានជាមួយថ្មលីចូមស៊ុលហ្វួរដែលជាប្រភេទថ្មដែលអាចសាកបានដែលមាន anode ធ្វើពីលោហៈលីចូមនិង cathode ធ្វើពីស្ពាន់ធ័រ។ថ្ម Lithium-sulfur គឺជាផ្នែកមួយដ៏សំខាន់នៃបច្ចេកវិទ្យាថ្មជំនាន់ក្រោយ ព្រោះវាសន្យាថានឹងមានដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ និងតម្លៃទាប។ពួកគេអាចផ្ទុកថាមពលបានដល់ទៅ 2 ដងក្នុងមួយគីឡូក្រាម ជាងអាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុងនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ដែលវាអាចបង្កើនចំនួនរថយន្តអគ្គិសនីទ្វេដង ដោយមិនមានការកើនឡើងនៃទម្ងន់នៃកញ្ចប់ថ្មនោះទេ។ដូចគ្នានេះផងដែរ ស្ពាន់ធ័រមានច្រើន និងមិនសូវមានបញ្ហាចំពោះប្រភពជាង cobalt ដែលប្រើក្នុង cathodes ថ្ម lithium-ion ប្រពៃណី។
ប៉ុន្តែមានបញ្ហាជាមួយថ្មលីចូមស៊ុលហ្វួរ។ទាំង cathode និង anode មានប្រតិកម្មខ្លាំង។ស្ពាន់ធ័រ cathodes មានប្រតិកម្មខ្លាំងដែលពួកវារលាយកំឡុងពេលប្រតិបត្តិការថ្ម។បញ្ហានេះកាន់តែអាក្រក់ទៅៗនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ហើយ anodes លោហធាតុលីចូមងាយនឹងបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធដូចម្ជុលដែលហៅថា dendrites ដែលអាចទម្លុះផ្នែកខ្លះនៃថ្មដែលបណ្តាលឱ្យវាសៀគ្វីខ្លី។ជាលទ្ធផល ថ្មលីចូម-ស៊ុលហ្វួរ មានរយៈពេលរហូតដល់រាប់សិបវដ្តប៉ុណ្ណោះ។
Chen បាននិយាយថា "ប្រសិនបើអ្នកចង់បានថ្មដែលមានដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ ជាធម្មតាអ្នកត្រូវប្រើគីមីសាស្ត្រដ៏ស្មុគស្មាញ និងធ្ងន់ធ្ងរ" ។“ថាមពលខ្ពស់មានន័យថា ប្រតិកម្មកាន់តែច្រើនកំពុងកើតឡើង ដែលមានន័យថាស្ថេរភាពតិច ការរិចរិលកាន់តែច្រើន។ការបង្កើតថ្មដែលមានថាមពលខ្ពស់ដែលមានស្ថេរភាពគឺជាកិច្ចការដ៏លំបាកមួយដោយខ្លួនវាផ្ទាល់ ការព្យាយាមធ្វើវាតាមរយៈជួរសីតុណ្ហភាពដ៏ធំទូលាយគឺកាន់តែលំបាកថែមទៀត។
អេឡិចត្រូលីត dibutyl ether ដែលបង្កើតឡើងដោយក្រុម UC San Diego ការពារបញ្ហាទាំងនេះ ទោះបីជានៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងទាបក៏ដោយ។ថ្ម​ដែល​ពួក​គេ​បាន​សាក​ល្បង​មាន​អាយុ​ជិះ​កង់​យូរ​ជាង​ថ្ម​លីចូម-ស៊ុលហ្វួរ​ធម្មតា។Chen បាននិយាយថា "អេឡិចត្រូលីតរបស់យើងជួយធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងទាំងផ្នែកខាង cathode និងផ្នែក anode ខណៈពេលដែលផ្តល់នូវចរន្តខ្ពស់និងស្ថេរភាពនៃ interfacial" ។
ក្រុមការងារក៏បានបង្កើតស្ពាន់ធ័រ cathode ឱ្យមានស្ថេរភាពជាងមុន ដោយភ្ជាប់វាទៅជាវត្ថុធាតុ polymer ។នេះរារាំងស្ពាន់ធ័របន្ថែមទៀតពីការរលាយចូលទៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត។
ជំហានបន្ទាប់រួមមានការបង្កើនកម្រិតគីមីនៃថ្ម ការធ្វើឱ្យវាដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពកាន់តែខ្ពស់ និងការពង្រីកអាយុកាលនៃវដ្ត។
ក្រដាស៖ "លក្ខណៈវិនិច្ឆ័យជ្រើសរើសសារធាតុរំលាយសម្រាប់ថ្មលីចូម-ស្ពាន់ធ័រធន់នឹងសីតុណ្ហភាព។"សហអ្នកនិពន្ធរួមមាន Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal និង Ping Liu ទាំងអស់នៅ UC San Diego ។
ការងារនេះត្រូវបានគាំទ្រដោយជំនួយឥតសំណងរបស់មហាវិទ្យាល័យអាជីពដំបូងពីកម្មវិធីជំនួយស្រាវជ្រាវបច្ចេកវិទ្យាអវកាសរបស់ NASA (ECF 80NSSC18K1512) មូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រជាតិ តាមរយៈមជ្ឈមណ្ឌលវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វកម្ម UC San Diego Materials (MRSEC, ផ្តល់ជំនួយ DMR-2011924) និងការិយាល័យ បច្ចេកវិទ្យាយានយន្តនៃក្រសួងថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិក តាមរយៈកម្មវិធីស្រាវជ្រាវសម្ភារៈថ្មកម្រិតខ្ពស់ (Battery500 Consortium, កិច្ចសន្យា DE-EE0007764)។ការងារនេះត្រូវបានអនុវត្តជាផ្នែកមួយនៅ San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) នៅ UC San Diego ដែលជាសមាជិកនៃ National Nanotechnology Coordinated Infrastructure ដែលត្រូវបានគាំទ្រដោយមូលនិធិវិទ្យាសាស្ត្រជាតិ (ផ្តល់ជំនួយ ECCS-1542148) ។


ពេលវេលាផ្សាយ៖ សីហា-១០-២០២២