Mid ka mid ah dhibaatooyinka dib-u-warshadaynta ayaa ah in qiimaha alaabta lafteedu ay yar yihiin, habka dib-u-warshadayntana maaha mid raqiis ah. Tignoolajiyada cusubi waxay rajaynaysaa inay kor u qaaddo dib-u-warshadaynta baytariyada lithium-ka iyadoo la sii dhimayo kharashaadka iyo isticmaalka maaddooyinka deegaanka u saaxiibka ah.

Farsamo daweyn oo cusub ayaa ku soo celin karta alaabtii la isticmaalay ee cathode sideedii hore, taasoo sii yaraynaysa kharashaadka dib u warshadaynta. Waxaa soo saaray nanoengineers oo ka tirsan Jaamacadda California, San Diego, tignoolajiyada ayaa deegaan ahaan uga wanaagsan hababka hadda la isticmaalo. Waxay isticmaashaa alaabta ceeriin ee cagaarka ah, waxay yaraynaysaa isticmaalka tamarta 80 ilaa 90 boqolkiiba, waxayna yaraynaysaa qiiqa gaaska aqalka dhirta lagu koriyo 75 boqolkiiba.

Cilmi-baadhayaashu waxay ku faahfaahiyeen shaqadooda warqad la daabacay Nov. 12 ee Joule.

Farsamadan waxay si gaar ah ugu fiican tahay cathodes-ka laga sameeyay fosfateedka birta ee lithium (LFP). Batariyada LFP cathode way ka jaban yihiin baytariyada lithium-ka kale sababtoo ah ma isticmaalaan biraha qaaliga ah sida kobalt ama nikkel. Baytariyada LFP sidoo kale aad bay u adkeysanayaan ugana badbaadsan yihiin. Waxaa si weyn loogu isticmaalaa qalabka korontada, basaska korontada iyo korantada. Modelka Tesla 3 wuxuu kaloo isticmaalaa baytariyada LFP.

“Marka la tixgeliyo faa’iidooyinkan, baytariyada LFP waxay yeelan doonaan faa’iido tartan oo ka badan baytariyada lithium kale ee suuqa,” ayuu yiri Zheng Chen, oo ah borofisar nanoengineering ka ah Jaamacadda California, San Diego.

Dhibaato ma jirtaa? “Ma aha wax-ku-ool ah in dib loo warshadeeyo baytariyadan.” “Waxay la kulantaa dhibaato la mid ah balaastikada – alaabta lafteeda waa raqiis, laakiin habka dib u warshadaynta ma aha mid raqiis ah,” Chen ayaa yidhi.

Tignoolajiyada dib-u-warshadaynta cusub ee ay sameeyeen Chen iyo kooxdiisa ayaa yarayn kara kharashaadkan. Tiknoolajiyadu waxay ku shaqeysaa heerkul hooseeya (60 ilaa 80 darajo Celsius) iyo cadaadiska deegaanka, sidaa darteed waxay isticmaashaa koronto ka yar hababka kale. Waxaa dheer, kiimikooyinka ay isticmaasho, sida lithium, nitrogen, water, iyo citric acid, waa kuwo raqiis ah oo khafiif ah.

“Dhammaan geeddi-socodka dib-u-warshadaynta waxaa lagu fuliyaa xaalado aad ammaan u ah, sidaa darteed uma baahnid wax tallaabooyin badbaado oo gaar ah ama qalab gaar ah,” ayuu yiri Pan Xu, qoraaga hormuudka ah ee daraasadda iyo cilmi-baare postdoctoral ee shaybaarka Chen. Taasi waa sababta qiimaha dib u warshadaynta batterigayaga u yar yahay. ”

Marka hore, cilmi-baarayaashu waxay dib u warshadeeyeen baytariyada LFP ilaa ay lumiyeen kala badh awooddooda kaydinta. Kadibna baytarigii way kala furfureen, waxayna soo ururiyeen budada cathode-ka, waxayna ku qooyeen xal cusbo lithium ah iyo citric acid ah. Marka xigta, waxay ku dhaqeen xalka biyo waxayna u oggolaadeen budada inay qallajiso ka hor intaysan kululayn.

Cilmi-baadhayaashu waxay isticmaaleen budada si ay u sameeyaan cathodes cusub, kuwaas oo lagu tijaabiyey unugyada Button iyo unugyada boorsada. Wax qabadkeeda korantada, kiimikaad ka kooban iyo qaabdhismeedkeeda ayaa si buuxda loogu soo celiyay xaaladdii asalka ahayd.

Marka batteriga uu sii wado dib-u-warshadaynta, cathode-ku waxa uu maraa laba isbeddel oo qaab dhismeed oo muhiim ah oo hoos u dhigaya waxqabadkiisa. Midda ugu horreysa waa luminta ion lithium, kuwaas oo ka sameysan bannaan qaab dhismeedka cathode. Midda labaad, isbeddel dhismeed kale ayaa dhacay markii birta iyo ions lithium ee qaab-dhismeedka crystal ay isweydaarsadeen meelo. Marka taasi dhacdo, ion-yadu si sahal ah dib uguma beddeli karaan, markaa ion-yada lithiumku way xayirmaan oo kuma wareegi karaan baytariyada.

Habka daawaynta ee lagu soo jeediyay daraasaddan ayaa marka hore buuxisa lithium ions, si ions birta iyo lithium ions ay si fudud dib ugu noqdaan boosaskoodii asalka ahaa, taas oo dib u soo celinaysa qaab dhismeedka cathode. Talaabada labaad waa in la isticmaalo citric acid, taas oo u shaqeysa sidii wakiil yaraynta si loogu deeqo elektarooniga walax kale. Waxay u gudbisaa elektaroonnada ion-yada birta, iyadoo yaraynaysa kharashkooda togan. Tani waxay yaraynaysaa dib-u-celinta elektarooniga waxayna ka hortagtaa ion-yada birta inay ku noqdaan boosaskoodii asalka ahaa ee qaab dhismeedka crystal, iyadoo dib u sii daynaysa ions lithium wareegga wareegga.

Iyadoo guud ahaan isticmaalka tamarta ee habka dib-u-warshadaynta uu hooseeyo, cilmi-baarayaashu waxay sheegeen in loo baahan yahay cilmi-baaris dheeraad ah oo ku saabsan saadka ururinta, qaadista iyo tuurista tiro badan oo baytari ah.

“Caqabadda xigta waa in la ogaado sida loo wanaajin karo hababkan saadka.” “Tani waxay keenaysaa tignoolajiyadayada dib-u-warshadaynta hal tallaabo oo u dhow codsiga warshadaha,” Chen ayaa yidhi.