Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лабораторийн (NREL) судалгааны баг лити-ион батерейны галын асуудлыг шийдвэрлэх шинэ аргыг санал болгов. Хариултын түлхүүр нь температурт мэдрэмтгий гүйдлийн коллекторт байж болно.

Америкийн эрдэмтэд полимер гүйдэл цуглуулагч нь гал түймрээс урьдчилан сэргийлж, эрчим хүч хадгалах зайны галын аюулыг сайжруулж чадна гэж санал болгов.

Лити-ион батерейны эсийг хадаас цоолоход юу болох вэ? Энэ үйл явцыг ажигласан судлаачид лити-ион батерейтай холбоотой галын аюулыг эсэргүүцэх полимерт суурилсан аргыг боловсруулсан гэж мэдэгджээ.

АНУ-ын Сэргээгдэх эрчим хүчний үндэсний лаборатори (NREL), НАСА (НАСА), Лондонгийн их сургуулийн коллеж, Дидкотын Фарадей институт, Лондонгийн үндэсний физикийн лаборатори, Францын Европын синхротрон зэрэг эрдэмтэд хадаасыг цилиндр хэлбэртэй “18650 батерей” (18×65 мм)-д хатгаж байна. хэмжээ) автомашины хэрэглээнд түгээмэл хэрэглэгддэг. Судлаачид ослын үед цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейг тэсвэрлэх ёстой механик стрессийг дахин гаргахыг оролдож байна.

Хумс нь батерейны доторх богино холболтыг өдөөж, түүний температур нэмэгдэх болно. Батерей руу хадаас нэвт ороход батерейны дотор юу болсныг илүү нарийвчлан судлахын тулд судлаачид өндөр хурдны рентген камер ашиглан үйл явдлыг секундэд 2000 фрэймийн хурдтайгаар буулгасан байна.

NREL-ийн ажилтан эрдэмтэн Донал Финеган хэлэхдээ: “Батерей нь ажиллахаа больсон тохиолдолд маш хурдан унадаг тул хэдхэн секундын дотор бүрэн бүтэн байснаас галд залгиж, бүрмөсөн устах боломжтой. Хурд нь маш хурдан, маш хурдан. Энэ хоёр секундэд юу болсныг ойлгоход бэрх. Гэхдээ юу болсныг ойлгох нь бас маш чухал, учир нь эдгээр хоёр секундын удирдлага нь батерейны аюулгүй байдлыг сайжруулахад чухал хүчин зүйл болдог.”

Хэрэв хяналтгүй орхивол дулааны гүйлтийн улмаас батерейны температурын өсөлт 800 хэмээс хэтрэх нь батлагдсан.

Зайны эсүүд нь хөнгөн цагаан, зэсийн одоогийн коллекторуудыг агуулдаг. Судалгааны баг ижил үүрэг гүйцэтгэхийн тулд хөнгөн цагаанаар бүрсэн полимер ашигласан бөгөөд тэдгээрийн гүйдлийн коллекторууд өндөр температурт агшиж, гүйдлийн урсгалыг шууд зогсоож байгааг ажиглав. Богино залгааны дулааны нөлөөгөөр полимер багасаж, урвал нь хадаас болон сөрөг электродын хооронд физик саад болж, богино холболтыг зогсооно.

Туршилтын явцад полимер гүйдлийн коллекторгүй бүх батерейнууд хадаас цоолсон тохиолдолд шатах болно. Үүний эсрэгээр, полимерээр цэнэглэгдсэн батерейны аль нь ч ийм зан авирыг харуулсангүй.

Финеган хэлэхдээ: “Зайны сүйрлийн гэмтэл маш ховор тохиолддог, гэхдээ ийм зүйл тохиолдоход энэ нь маш их хохирол учруулж болзошгүй юм. Энэ нь зөвхөн холбогдох ажилтны аюулгүй байдал, эрүүл мэндийг хамгаалахад чиглэгдсэн төдийгүй тухайн компанид ч хэрэгтэй” гэв.

Америкийн эрдэмтэд полимер гүйдэл цуглуулагч нь гал түймрээс урьдчилан сэргийлж, эрчим хүч хадгалах зайны галын аюулыг сайжруулж чадна гэж санал болгов.

Батерейны эсүүдийг нэгтгэж байгаа компанийг авч үзвэл NREL нь лити-ион батерейг буруугаар ашиглах туршилтын олон зуун радиологийн дүрс бичлэг, температурын мэдээллийн цэгүүдийг агуулсан батерейны эвдрэлийн мэдээллийн санг онцлон тэмдэглэв.

Финеган хэлэхдээ: “Жижиг үйлдвэрлэгчдэд сүүлийн XNUMX-XNUMX жилийн хугацаанд хийсэн батерейг ийм хатуу аргаар турших цаг хугацаа, нөөц үргэлж байдаггүй.”

Оросын судлаачид батерейны галаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд полимер ашиглах санааг саяхан боловсруулсан. Санкт-Петербургийн их сургуулийн цахилгаан химийн тэнхимийн профессор Олег Левин болон түүний нөхөд полимер ашиглах аргыг боловсруулж, патент авах хүсэлт гаргасан. Энэ полимерийн дамжуулалт нь дулаан эсвэл хүчдэлийн өөрчлөлтөөр өөрчлөгддөг. Багийнхан энэ аргыг “химийн шүршигч” гэж нэрлэсэн.

Микро-литийн батерейны бүлгийн мэдээлснээр одоогийн байдлаар Оросын эрдэмтдийн энэхүү полимер нь зөвхөн литийн төмрийн фосфат (LFP) батерейнд тохиромжтой, учир нь янз бүрийн катодын бүрэлдэхүүн хэсгүүд өөр өөр хүчдэлийн түвшинд ажилладаг. LFP батерейны хувьд энэ нь 3.2V байна. Өрсөлдөгч никель-манган-кобальт (NMC) катодууд нь NMC-ийн батерейны төрлөөс хамааран 3.7V ба 4.2V хооронд ажиллах хүчдэлтэй байдаг.