แบตเตอรี่ "Occupancy High-occupancy" (HOV)

V.52 Kman's Weekly News VBlog February 10th, 2017 Tesla VBLOG (มิถุนายน 2019).

Anonim

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นไอออนลิเธียมไอออน (หรือไอออน) มีประจุอยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้าสองตัวในขณะที่อิเล็กตรอนตัวหนึ่งมีส่วนทำให้กระแสไฟฟ้าในวงจรภายนอก หากมีการแทรกแซงลิเทียมไอออนมากเกินไป (แทรกระหว่างชั้นอะตอมที่มีอยู่) โครงสร้างอะตอมของขั้วไฟฟ้าจะบิดเบือนซึ่งโดยปกติจะจำกัดความสามารถในการชาร์จแบตเตอรี่ ในอิเลคตรอนของแบตเตอรี่ประกอบด้วยแมงกานีสออกไซด์ (Mn 2 O 4) ไอออนแมกนีเซียมที่มีประจุบวกสองตัว (Mg 2+) สามารถให้อิเล็กตรอนสองอิเลคตรอนต่อ intercalated ion สองเท่าของกระแสไฟฟ้าหากมีความหนาแน่นเท่ากันโดยไม่มีการบิดเบือนกลับไม่ได้ วัสดุอิเล็กโทรด งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าการแทรกซึมของ Mg 2+ ใน Mn 2 O 4 มีความหลากหลายและสามารถย้อนกลับได้

ระบบแบตเตอรี่ในอนาคตประกอบด้วยแคโทด (ขั้วไฟฟ้าที่มีประจุลบ) ที่ใช้ประโยชน์จากการแทรกแซง Mg 2+ อาจมีความหนาแน่นของพลังงานได้มากกว่าสองเท่าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ประเภทใหม่นี้อาจนำไปสู่โทรศัพท์มือถือที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและยานพาหนะที่เป็นประโยชน์มากขึ้น

แบตเตอรี่ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าสองตัวคือขั้วบวก (ประจุบวก) และแคโทด (ประจุลบ) แยกจากกันโดยฉนวนไฟฟ้า เมื่อแบตเตอรีทำงานกับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านในวงจรภายนอกอะตอม (หรือไอออน) ที่มีประจุบวกจะไหลภายในระหว่างขั้วทั้งสองขั้ว การแทรกแซงของไอออนจากอิเลคโตรไลท์เป็นอิเล็กโทรดอาจทำให้เกิดการบิดเบือนซึ่งอาจจำกัดความสามารถในการชาร์จแบตเตอรี่ได้ แบตเตอรี่ที่ใช้ไอออน Mg 2+ แทนการใช้ไอออนลิเธียมไอออนที่มีประจุเพียงครั้งเดียวมีศักยภาพในการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานอย่างมีนัยสำคัญและการผลิตอิเล็กตรอนสองตัวของกระแสไฟฟ้าสำหรับไอออนแต่ละตัวที่ถูกแทรกแซง ความท้าทายที่สำคัญสำหรับแบตเตอรี่แมกนีเซียมคือการหาวัสดุแคโทดที่เหมาะสมซึ่งสามารถจัดเก็บไอออน Mg 2+ ในปริมาณมากขณะปฏิบัติการที่แรงดันไฟฟ้าสูง งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่า Mn 2 O 4 ที่ มีโครงสร้างของสปินเป็นวัสดุดังกล่าว นักวิจัยจาก Joint Center for Energy Storage Research (JCESR) พบว่าการแทรกซึมของมดลูกเข้าไปในขั้วไฟฟ้านั้นมีมากและสามารถย้อนกลับได้ นักวิทยาศาสตร์ใช้เทคนิคสี่แบบเพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้ที่ความยาวหลายด้านและมาตราส่วนทางเคมี กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่มีการวิเคราะห์ธาตุอนุญาตให้เห็นภาพของการแทรกแซงทางเคมีไฟฟ้า การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ช่วยยืนยันการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่คาดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อมีการแทรกซึม การสะท้อนด้วยคลื่นวิทยุ (NMR) และ X-ray absorption spectroscopy (XAS) ได้ตรวจสอบการแทรกแซงของ Mg งานวิจัยนี้ได้ยืนยันความถูกต้องของวัสดุใหม่สำหรับแคโทดแบตเตอรี่โดยอาศัยการแทรกสอด Mg 2+ ควบคู่ไปกับแอโนดมดลูกบริสุทธิ์ระบบแบตเตอรี่เหล่านี้อาจมีความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่แบตเตอรีลิเธียมไอออนในเชิงพาณิชย์ได้มากกว่าสองเท่าหรือเพิ่มความปลอดภัยและลดค่าใช้จ่าย

menu
menu