Pêdiviya lezgîn a kêmkirina emîsyonên karbonê tevgerek bilez ber bi veguheztina elektrîkî ve û berfirehkirina bicîhkirina hêza rojê û bayê li ser torê ye. Ger ev meyl li gorî ku tê hêvî kirin zêde bibin, dê hewcedariya rêbazên çêtir ên hilanîna enerjiya elektrîkê zêde bibe.
Pêdiviya me bi hemî stratejiyên ku em dikarin bi dest bixin ji bo çareserkirina metirsiya guheztina avhewayê ne, dibêje Dr Elsa Olivetti, profesorek zanist û endezyariya materyalê li Esther û Harold E. Edgerton. Eşkere ye ku pêşkeftina teknolojiyên hilanîna girseyî yên li ser bingeha torê pir girîng e. Lê ji bo serîlêdanên mobîl - nemaze veguheztinê - pir lêkolîn li ser adaptasyona îro yebataryayên lithium-ionewletir bin, piçûktir bin û bikaribin li gorî mezinahî û giraniya xwe bêtir enerjiyê hilînin.
Pîlên lîtium-ionê yên kevneşopî her ku diçe baştir dibin, lê tixûbên wan dimîne, hinekî jî ji ber avahiya wan.Pîlên lîtium-ion ji du elektrodê pêk tên, yek pozîtîf û yek jî neyînî, ku di şilek organîk (karbon-dihewîne) de cih digirin. Dema ku pîlê tê barkirin û daxistin, perçeyên lîtiumê (an îyon) yên barkirî ji elektrolîta şil ji elektrodê derbasî ya din dibin.
Pirsgirêkek bi vê sêwiranê re ev e ku di hin voltaj û germahiyan de, elektrolîta şil dikare bêhêz bibe û agir bigire. Pîl bi gelemperî di bin karanîna normal de ewle ne, lê xetere dimîne, dibêje Dr Kevin Huang Ph.D.'15, zanyarek lêkolînê di koma Olivetti de.
Pirsgirêkek din jî ev e ku bataryayên lîtium-ion ji bo karanîna di otomobîlan de ne maqûl in. Pakêtên bataryayê yên mezin û giran cîh digirin, giraniya giştî ya wesayîtê zêde dikin û karîgeriya sotemeniyê kêm dikin. Lê zehmet e ku meriv bataryayên lîtium-ionê yên îroyîn piçûktir û siviktir bike di heman demê de ku dendika enerjiya xwe biparêze - mîqdara enerjiya ku li ser gramek giran tê hilanîn.
Ji bo çareserkirina van pirsgirêkan, lêkolîner taybetmendiyên sereke yên bataryayên lîtium-ion diguhezînin da ku guhertoyek tev-qehwet, an rewsa hişk biafirînin. Ew li şûna elektrolîta şil a di navîn de bi elektrolîtek hişk a zirav a ku li ser cûrbecûr voltaj û germahiyê domdar e diguhezînin. Bi vê elektrolîta zexm re, wan elektrodek erênî ya bi kapasîteya bilind û elektrodek neyînî ya metalê ya lîtiumê ya bi kapasîteya bilind bikar anîn ku ji qata karbonê ya poroz a gelemperî pir kêmtir stûr bû. Van guheztinan rê dide ku hucreyek giştî ya pir piçûktir di heman demê de kapasîteya xweya hilanîna enerjiyê diparêze, di encamê de dendika enerjiyê bilindtir dibe.
Van taybetmendiyan - ewlehiya zêde û dendika enerjiyê ya mezin- belkî du feydeyên herî gelemperî yên bataryayên potansiyel-dewleta zexm in, di heman demê de hemî van tiştan li pêş çavan in û hêvîdar in, û ne hewce ne ku werin bidestxistin. Digel vê yekê, ev îhtîmal heye ku gelek lêkolîner hewl didin ku materyal û sêwiranên ku dê li ser vê sozê peyda bikin bibînin.
Ji laboratuarê wêdetir fikirîn
Lekolînwan jimareyek senaryoyên balkêş peyda kirine ku di laboratûarê de hêvîdar xuya dikin. Lê Olivetti û Huang bawer dikin ku ji ber lezgîniya dijwariya guheztina avhewa, ramanên pratîkî yên din dikarin girîng bin. Olivetti dibêje, em lêkolîner her gav metrîkên di laboratûarê de hene da ku materyal û pêvajoyên gengaz binirxînin. Nimûne dibe ku kapasîteya hilanîna enerjiyê û rêjeyên barkirin / dakêşanê hene. Lê heke armanc pêkanîn e, em pêşniyar dikin ku metrîkên ku bi taybetî potansiyela pîvandina bilez destnîşan dikin lê zêde bikin.
Materyal û hebûna
Di cîhana elektrolîtên neorganîk ên hişk de, du celeb materyalên sereke hene - oksîdên ku oksîjenê hene û sulfîdên ku sulfur hene. Tantalum wekî hilberek ji kana tin û nîobiumê tê hilberandin. Daneyên dîrokî destnîşan dikin ku hilberîna tantalê di dema kana tin û nîobiumê de ji ya germaniyûmê ji herî zêde ya potansiyel nêzîktir e. Ji ber vê yekê hebûna tantalum ji bo mezinbûna gengaz a hucreyên bingehîn ên LLZO xemgîniyek mezintir e.
Lêbelê, zanîna hebûna hêmanek di axê de gavên ku hewce ne ku ew bigihîje destê hilberîneran çareser nake. Ji ber vê yekê lêkolîneran pirsek li dûv li ser zincîra peydakirina hêmanên sereke lêkolîn kirin - kanan, hilberandin, rafînekirin, veguheztin, hwd. Bihesibînin ku dabînek pir zêde heye, gelo zincîra peydakirina gihandina van materyalan dikare bi lez û bez were berfireh kirin da ku bi mezinbûnê re rû bi rû bimîne. daxwaza ji bo bataryayên?
Di vekolînek nimûneyê de, wan mêze kir ku zincîra peydakirina germanium û tantalum sal bi sal pêdivî ye ku çiqas mezin bibe da ku bataryayên ji bo fîloya wesayîtên elektrîkî ya pêşbînkirî ya sala 2030 peyda bike. Mînakî, fîloya wesayîtên elektrîkê, ku pir caran wekî armancek ji bo 2030-an tê binav kirin, hewce dike ku têra bataryayên hilberînê bike ku bi tevahî 100 gigawatt saet enerjiyê peyda bike. Ji bo bidestxistina vê armancê, bi karanîna tenê bataryayên LGPS-ê, zincîra peydakirina germaniyûmê hewce dike ku sal bi sal% 50 mezin bibe - dirêjiyek, ji ber ku rêjeya mezinbûnê ya herî zêde di paşerojê de dora 7% bû. Bi tenê hucreyên LLZO bikar bînin, zincîra peydakirina tantalê hewce dike ku bi qasî 30% mezin bibe - rêjeyek mezinbûnê ji herî zêde ya dîrokî ya li dora 10%.
Van mînakan girîngiya berçavgirtina hebûna maddî û zincîra peydakirinê dema ku potansiyela bilindbûna elektrolîtên cihêreng ên zexm dinirxîne, destnîşan dikin, Huang dibêje: Her çend hêjmara materyalek ne pirsgirêk be jî, wekî di doza germanium de, mezinkirina hemî gavên di zincîra dabînkirinê de ku bi hilberîna wesayîtên elektrîkî yên pêşerojê re li hev bikin dibe ku rêjeyek mezinbûnê ya ku bi rastî bêhempa ye hewce bike.
Materyal û pêvajoyê
Faktorek din a ku meriv dema nirxandina potansiyela pîvandinê ya sêwirana batterê dihesibîne, dijwariya pêvajoya çêkirinê û bandora wê li ser lêçûn e. Di çêkirina bataryayek zirav de bê guman gelek gav hene, û têkçûna her gavê lêçûna her şaneyek bi serkeftî hilberandin zêde dike.
Wekî proxy ji bo dijwariya çêkirinê, Olivetti, Ceder û Huang bandora rêjeya têkçûnê li ser lêçûna giştî ya sêwiranên baterî yên bijartî yên di databasa xwe de lêkolîn kirin. Di mînakek de, wan bal kişand ser oksîdê LLZO. LLZO pir şikestî ye û pelên mezin têra xwe nazik e ku di bataryayên rewşa zexm de bi performansa bilind were bikar anîn, dibe ku di germahiyên bilind ên ku di pêvajoya çêkirinê de têkildar in bişkînin an biqelişînin.
Ji bo destnîşankirina encamên lêçûnên têkçûnên weha, wan çar gavên bingehîn ên pêvajoyê yên ku di berhevkirina hucreyên LLZO de têkildar in simul kirin. Di her gavê de, wan lêçûn li ser bingeha hilberînek texmînkirî hesab kirin, ango rêjeya tevahî şaneyên ku bi serfirazî bêyî têkçûn hatine hilberandin. Ji bo LLZO, hilber ji sêwiranên din ên ku wan lêkolîn kirin pir kêmtir bû; Wekî din, her ku berber kêm bû, lêçûna her kilovat-saetê (kWh) enerjiya şaneyê pir zêde bû. Mînakî, dema ku 5% hucreyên din li qonaxa paşîn a germkirina katodê hatin zêdekirin, lêçûn bi qasî 30 $ / kWh zêde bû - guheztinek neguhêz ji ber ku lêçûna armancê ya gelemperî ya pejirandî ji bo hucreyên weha 100 $ / kWh e. Eşkere ye, zehmetiyên çêkirinê dikarin bandorek kûr li ser pêkaniya pejirandina mezin a sêwiranê bikin.
Dema şandinê: Sep-09-2022