ALTIN 499,21
DOLAR 8,8689
EURO 10,4740
BIST 1.385
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Az Bulutlu

Sofra Tuzu Kuzeni, Şarj Edilebilir Pilleri Daha Hızlı ve Daha Güvenli Hale Getirebilir

03.08.2021
55
Sofra Tuzu Kuzeni, Şarj Edilebilir Pilleri Daha Hızlı ve Daha Güvenli Hale Getirebilir

Nötron saçılması, daha güvenli, daha hızlı şarj pil anotları yapmak için kullanılabilecek düzensiz bir kaya tuzunu incelemek için kullanıldı. Kredi bilgileri: ORNL/Jill Hemman

Tüketicilerin elektrikli araçları (EV’ler) benimsemesini etkileyen en büyük faktörlerden biri, genellikle lityum iyon pillerle çalışan araçları şarj etmek için gereken süredir. Elektrikli araçların tamamen şarj olması, şarj yöntemine ve pilde kalan şarj miktarına bağlı olarak birkaç saat veya bir gece kadar sürebilir. Bu, sürücüleri ya evdeki şarj cihazlarından uzaklaşmaya sınırlamaya ya da daha uzun yolculuklar sırasında halka açık şarj istasyonlarını bulup beklemeye zorlar.

Cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi daha küçük cihazlara güç sağlamak için kullanılanlar bile pili tamamen şarj etmek neden bu kadar uzun sürüyor? Birincil neden, cihazların ve şarj cihazlarının, şarj edilebilir lityum iyon pillerin yalnızca daha yavaş ve kontrollü hızlarda şarj olacak şekilde tasarlanmış olmasıdır. Bu, hızlı şarj sırasında lityum pilin içinde büyüyebilen ve pilin içinde kısa devrelere neden olabilen dendrit adı verilen küçük, sert ağaç benzeri yapılar nedeniyle yangınları ve hatta patlamaları önlemeye yardımcı olan bir güvenlik özelliğidir.

Daha pratik bir lityum iyon pil ihtiyacını ele almak için, California San Diego Üniversitesi’nden (UC San Diego) araştırmacılar, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki (ORNL) bilim insanlarıyla birlikte çalışarak yeni bir malzeme türü üzerinde nötron saçılımı deneyleri yaptılar. pilleri daha güvenli, daha hızlı şarj etmek için kullanılabilir. Araştırmacılar, sofra tuzuna benzer, ancak atomlarının düzeninde belirli bir derecede rasgele bir “düzensiz kaya tuzu” olan lityum vanadyum oksit (Li3V2O5) örnekleri üretti. Numuneler, voltaj uygulandıktan sonra malzemenin içindeki iyonların aktivitesinin gözlemlenmesini sağlayan güçlü bir nötron ışınına yerleştirildi.

Araştırmanın sonuçları dergide yayınlandı. Doğa “Hızlı şarjlı lityum iyon piller için düzensiz bir kaya tuzu anot” başlıklı bir makalede.

“Lityum-iyon pil anotlarını yapmak için kullanılan en yaygın iki malzeme, yüksek enerji yoğunluğu sağlayabilen ancak bazı durumlarda yangınlara neden olan grafit ve hızlı şarj olabilen ve yangına neden olma olasılığı çok daha düşük olan ancak daha düşük güçte lityum titanattır. enerji depolama kapasitesi,” diyor profesör Ping Liu’nun UC San Diego’daki laboratuvarında araştırmacı bilim adamı ve makalenin ilk yazarı olan Haodong Liu. “Geliştirdiğimiz düzensiz kaya tuzu malzemesi, her ikisinin de istenen özelliklerini bir araya getiriyor – daha güvenli, daha hızlı şarj oluyor ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip.”

Malzeme, enerjinin ne kadar hızlı depolanabileceği ve kullanım için boşaltılabileceği de dahil olmak üzere EV’ler ve elektrikli aletler gibi birçok pil uygulaması için arzu edilen nitelikleri gösterdi.

Test sırasında, kaya tuzu anot malzemesi, enerji kapasitesinin yüzde 40’ından fazlasını sadece 20 saniyede teslim edebildi. Kaya tuzu malzemesi, kristal yapısı içindeki boş alanların içine ve dışına iki lityum iyonu döndürebildiğinden, hızlı şarj ve deşarj mümkün görünmektedir.

Liu, “ORNL’de nötron kırınım tekniklerini kullanmak, malzemelere voltaj uyguladığımızda iyonların nasıl davrandığını anlamamızı sağladı” dedi. “Nötronlar, kaya tuzu anotunun içindeki lityum iyonlarını ve oksijen atomlarını kolayca izleyebilir ve ORNL’nin Spallation Neutron Source’daki (SNS) VULCAN cihazını kullanmak, ihtiyacımız olan yüksek nötron akışını ve çözünürlüğünü sağladı.”

VULCAN, mühendislik malzemelerinde deformasyon, faz değişimleri, artık gerilim, doku ve mikroyapıların nötron çalışmaları için tasarlanmıştır. Yerinde deneyler (bir malzemenin olduğu gibi çalışıldığı) ve kararlı durum (sürekli) veya zaman çözümlü (bir dizi “anlık görüntü”) ölçümleri için yük çerçeveleri, fırınlar, pil döngüleyiciler ve diğer yardımcı ekipman, enstrüman.

ORNL nötron saçılım bilimcisi Ke An, “VULCAN, mühendislik malzemeleri üzerinde çalışmak için dünyanın en iyi nötron saçılma aracıdır” dedi. “Açık tasarımı, büyük numunelerin ve hatta çalışan yanmalı motorlar gibi çalışan mekanik cihazların test edilmesine ve iç özelliklerinin gözlemlenmesine izin veriyor. Cihaz, pil malzemeleri sentezi sırasında enerji depolama araştırmaları ve ayrıca çalışan pillerdeki davranışları için kritik bilimsel bilgiler sağlamıştır.

Araştırmacılar, kaya tuzu anodunun, ihmal edilebilir kapasite düşüşü ile 10.000 defadan fazla çevrilebileceğini gösterdi. Bu tür dayanıklılık, tüketici uygulamaları için önemli olacaktır.

Liu, “Bu araştırma, araştırma grubumuz ile ORNL arasında 20’den fazla hakemli dergi makalesi ile sonuçlanan uzun vadeli bir işbirliğinin parçası” dedi. “ORNL’nin Nötron Bilimleri Müdürlüğü personeli, nötronların yetenekleri hakkında bilgi edinmemize yardımcı olmak için benimle ve meslektaşlarımla yakın bir şekilde çalıştı ve bize deneyler yapmak ve verileri yorumlamak için aletleri nasıl kullanacağımızı öğrettiler.”

Araştırmacılar ayrıca California Irvine Üniversitesi ve DOE’nin Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki yapısal değişiklikleri çözmek için yüksek çözünürlüklü mikroskobik çalışmalar yaptılar.

Bu deneyler ve ORNL’dekiler tamamlandıktan sonra, Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları ve DOE’nin Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim adamları, kristal yapısal değişikliği ve yük dengeleme mekanizmalarını ortaya çıkarmak için x-ışını kırınımı ve x-ışını absorpsiyon çalışmaları yürüttüler. şarj ve deşarj sırasında malzeme.

Çoğu kullanıcı gibi, UC San Diego da deneyler sırasında üretilen verilere ve herhangi bir fikri mülkiyete ilişkin haklarını elinde tuttu. Üniversite, keşiflerini ticarileştirmek için daha sonra araştırmacılarıyla birlikte çalışarak Tyfast adlı bir şirket kurdu ve bu şirket öncelikle elektrikli otobüs ve elektrikli alet pazarlarını hedef almayı planladı.

Referans: Haodong Liu, Zhuoying Zhu, Qizhang Yan, Sicen Yu, Xin He, Yan Chen, Rui Zhang, Lu Ma, Tongchao Liu, Matthew Li, Ruoqian Lin tarafından “Hızlı şarjlı lityum iyon piller için düzensiz bir kaya tuzu anot” , Yiming Chen, Yejing Li, Xing Xing, Yoonjung Choi, Lucy Gao, Helen Sung-yun Cho, Ke An, Jun Feng, Robert Kostecki, Khalil Amine, Tianpin Wu, Jun Lu, Huolin L. Xin, Shyue Ping Ong ve Ping Liu, 2 Eylül 2020, Doğa.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2637-6

Nötron saçılması araştırması, DOE Bilim Ofisi tarafından desteklendi.

SNS, bir DOE Office of Science kullanıcı tesisidir. ORNL, ABD’deki fizik bilimlerinde temel araştırmaların en büyük tek destekçisi olan DOE’nin Bilim Ofisi için UT-Battelle LLC tarafından yönetilmektedir. DOE’nin Bilim Ofisi, zamanımızın en acil sorunlarından bazılarını ele almak için çalışıyor.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.