მკვლევრებმა შექმნეს ბატარეის კათოდის მასალა, რომელიც ყველაფერს აკეთებს

რკინის, ქლორისა და ლითიუმის ნაზავი გამტარია, ინახავს ლითიუმს და თვითაღდგენის უნარი აქვს.

ბატარეის ელექტროდის მასალებმა ბევრი რამ კარგად უნდა შეასრულონ. ისინი უნდა იყვნენ გამტარები, ჰქონდეთ ღია სტრუქტურა იონების გადაადგილებისთვის და ამ იონების შენახვის უნარი. ამასთან, იონების შენახვა იწვევს მასალის გაფართოებას, რაც მექანიკურ სტრესს ქმნის და დროთა განმავლობაში ელექტროდის სტრუქტურის დეგრადაციას იწვევს.

ვინაიდან ყველა ამ თვისების ერთ მასალაში გაერთიანება რთულია, ბევრი ელექტროდი კომპოზიტური მასალისგან მზადდება. ეს კი ახალ პრობლემებს ქმნის — სხვადასხვა მასალას შორის შეხების წერტილებში დაზიანება ნელ-ნელა ამცირებს ბატარეის ტევადობას.

ახლა, მკვლევართა გუნდი გვთავაზობს მასალას, რომელიც, როგორც ჩანს, ყველაფერს აკეთებს. ის საკმაოდ კარგი გამტარია, ლითიუმის იონებს გადაადგილებისა და შენახვის საშუალებას აძლევს და იაფი და გავრცელებული ელემენტებისგან შედგება. და რაც, ალბათ, საუკეთესოა, მას თვითაღდგენის უნარი აქვს, რაც დამუხტვა/განმუხტვის ციკლების დროს დაზიანებებს ასწორებს.

მაღალი ტევადობა

მკვლევართა გუნდმა, რომელიც ძირითადად ჩინეთშია დაფუძნებული, კათოდების სირთულის შემცირება დაისახა მიზნად. გამოსავალი, მათი აზრით, იყო „ყველაფერი ერთში“ მასალის შექმნა. მათ ექსპერიმენტები ჩაატარეს ქლორზე დაფუძნებულ ქიმიურ ნივთიერებებზე და ყურადღება გაამახვილეს რკინის ქლორიდზე, რადგან ის ძალიან იაფი მასალაა.

საბოლოოდ, მკვლევრებმა შექმნეს მასალა ფორმულით Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄. სიმულაციებმა აჩვენა, რომ ის ქმნის სტრუქტურას, სადაც ლითიუმის იონებს თავისუფლად შეუძლიათ გადაადგილება და შენახვა.

სატესტო პირობებში, მასალას რკინის ფოსფატის კათოდების მსგავსი ენერგეტიკული სიმკვრივე ჰქონდა. უჩვეულო ის იყო, რომ ის თავის ტევადობას უკეთ ინარჩუნებდა მაღალი სიჩქარით დამუხტვისას. ის ასევე საკმაოდ გამძლე აღმოჩნდა და 15 წუთზე ნაკლებ დროში დამუხტვა/განმუხტვის 3,000 ციკლის შემდეგ ტევადობის 90%-ზე მეტი შეინარჩუნა.

გარდა ამისა, მათ აჩვენეს, რომ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც მყარი მდგომარეობის ელექტროლიტი მაღალი ტევადობის კათოდის მასალის ზედაპირზე.

სწრაფი შეკეთება

მასალის გამძლეობის საიდუმლო, როგორც ჩანს, იმაში მდგომარეობს, რომ ის დამუხტვის ციკლის განმავლობაში ფაზურ გადასვლებს განიცდის. როდესაც სტრუქტურას მეტი ლითიუმი ტოვებს, რკინის პოზიცია ქლორთან მიმართებით იცვლება.

დნობის წერტილიც იცვლება; დამუხტვა/განმუხტვასთან დაკავშირებულ სითბოსთან ერთად, ეს, შესაძლოა, ხელს უწყობდეს მასალის თვისებების საკვანძო ცვლილებას: მასალა მყიფედან პლასტიკურში გადადის, რაც ნიშნავს, რომ მისი დეფორმაცია უფრო ადვილია. სწორედ ამ პლასტიკურობამ განაპირობა მასალის თვითაღდგენის უნარი. „Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄-ის ელექტროდში არსებული ბზარები და სიცარიელეები დამუხტვისას სრულად აღდგა,“ — წერენ მკვლევრები.

თვითაღდგენის გარდა, ამ მასალას ბევრი სხვა დადებითი თვისებაც აქვს. ის სწრაფად იმუხტება, აქვს გონივრული ტევადობა და იყენებს იაფ და უხვ ნედლეულს. ყველაზე დიდი ნაკლი, ალბათ, ნაშრომში აღწერილი წარმოების პროცესია, რადგან ლაბორატორიაში გამოყენებული დაფქვის პროცესის მასშტაბირება რთულია.

ეს ნაშრომი აჩვენებს, რომ ბატარეის ტექნოლოგიაში წლების დომინირების შემდეგაც კი, ლითიუმის იონებს ჯერ კიდევ აქვთ მეტწილად შეუსწავლელი ქიმიური თვისებები, რომლებიც სიურპრიზებს გვპირდება.

ITNEWS-ის მეგობარი ვებ-გვერდია ITJOBS.GE. ITJOBS.GE-ზე ორგანიზაციებს და ფიზიკურ პირებს, აქვთ საშუალება განათავსონ როგორც ვაკანსები, ტრენინგები და ივენთები ასევე კონკრეტული Tech დავალებები, რისთვისაც ეძებენ დეველოპერებს, დიზაინერებს, სეო სპეციალისტებს და ა.შ. ITJOBS.GE - იპოვე დასაქმების საუკეთესო შესაძლებლობები ან გამოაქვეყნე ვაკანსია / დავალება და მიაწვდინე ხმა სასურველ აუდიტორიას.