JCESR می گذارد پایه و اساس برای امن تر و طولانی مدت باتری

برق ذخیره در باتری است که در افزایش روز افزون تقاضا برای گوشی های هوشمند و لپ تاپ ها و ماشین ها و شبکه قدرت. حالت جامد باتری در میان امیدوار کننده ترین نسل بعدی فن آوری چرا که آنها ارائه سطح بالاتری از ایمنی و به طور بالقوه زندگی طولانی تر.

مرکز مشترک برای ذخیره سازی انرژی در پژوهش (JCESR) ساخته شده است گام های قابل توجهی با حالت جامد باتری به عنوان جانشینان به امروز lithium-ion (Li-ion) باتری. یک چالش عمده با حالت جامد باتری در حال افزایش است diffusivity از لیتیوم یون در حالت جامد الکترولیت است که به طور معمول آهسته تر از در مایع الکترولیت آلی در حال حاضر مورد استفاده در باتری های لیتیوم یون.

"JCESR می خواهد به درک اتمی و مولکولی سطح ریشه از باتری رفتار است. با این دانش می توانیم در ساخت این باتری از پایین به بالا اتم با اتم و مولکول با مولکول که در آن هر اتم و مولکول بازی تجویز نقش در تولید هدفمند باتری رفتار است." -- JCESR مدیر جورج Crabtree

JCESR لیندا نظر استاد برجسته در دانشگاه واترلو و Zhizhen ژانگ او فوق دکتری پژوهش های مرتبط منتشر شده تحقیقات خود را بر افزایش تحرک لیتیوم یون در حالت جامد باتری با استفاده از paddlewheel اثر است که هماهنگ حرکت اتم در یک مقاله تحت عنوان: "هدف قرار دادن Superionic رسانایی در دمای اتاق با روشن آنیون چرخش سریع یون هادی" در ژوئن 3 در مادهیک مجله ماهانه علم مواد. JCESR است Energy Innovation Hub رهبری وزارت انرژی (DOE) Argonne National Laboratory. دانشگاه واترلو یکی از JCESR 18 همکاران.

حالت جامد باتری با استفاده از الکترولیت جامد در محل معمول مایع الکترولیت آلی پدید آمده اند به عنوان یک وعده جایگزین برای امروز Li-ion باتری با توجه به نظر.

"آنها ارائه پتانسیل امن تر و طولانی مدت باتری است که می تواند در ارائه چگالی انرژی بالاتر مهم به طیف گسترده ای از الکتروشیمیایی ذخیره سازی انرژی در برنامه های کاربردی مانند وسایل نقلیه, روبات, هواپیماهای بدون سرنشین و بیشتر گفت:" نذار. "به عنوان مهم ترین جزء در حالت جامد باتری با الکترولیت جامد خود را تعیین ایمنی و چرخه ثبات تا حد زیادی."

ناخواسته واکنش شیمیایی به نام حرارتی فراری واکنش منجر به آتش سوزی و انفجار مربوط به امروز باتری های لیتیوم یون که در ادامه برای سوزاندن تا زمانی که آنها اجرا از سوخت. به دلیل این خطرات JCESR به دنبال از بین بردن داخلی مایع الکترولیت آلی با جایگزین کردن آن با یک ماده جامد.

تعداد بسیار کمی از حالت جامد الکترولیت ها باید یون هدایت به عنوان بالا به عنوان الکترولیت مایع آلی و آنها دریافت سهم از توجه. JCESR است کاوش امیدوار کننده پدیده ای که به طور چشمگیری سرعت ion انتشار: چرخشی حرکت به طور معمول استاتیک یون های منفی (یعنی آنيون) در حالت جامد الکترولیت چارچوب است که به کمک درایو حرکت Li⁺ یون های مثبت (یعنی بخش).

"در واقع معلوم می شود که آنیون 'بلوک های ساختمان که شامل چارچوب جامد هستند و نه سفت و سخت اما تحت حرکت دورانی گفت:" نذار. "مطالعه ما آدرس این اصل نشان می دهد که آنیون پویایی در چارچوب جامد افزایش Li⁺ کاتیون های حمل و نقل. آنیون دینامیک می تواند 'روشن' حتی در دمای اتاق با تنظیم چارچوب و آنیون دینامیک هستند و به شدت به همراه کاتیون انتشار توسط paddlewheel اثر است. این تا حدودی شبیه به حمل و نقل مردم از طریق چند فرد درب گردان."

در حالی که جدید جامد و الکترولیت ها هنوز هم در رشد و نمو مرحله پیشرفت دلگرم کننده است. دستیابی به موفقیت خواهد بود تعویض بازی و به طور چشمگیری افزایش ایمنی و به کارگیری از باتری های لیتیوم یون با توجه به JCESR مدیر جورج Crabtree.

"اگر شما می توانید پیدا کردن یک جامد الکترولیت را قادر می سازد سریع Li⁺ کاتیون حرکت آن خواهد بود یک قطره در جایگزینی برای مایع الکترولیت آلی و بلافاصله خلاص شدن از شر باتری های حرارتی فراری واکنش عمده علت آتش سوزی امروز در باتری های لیتیوم یون." گفت: Crabtree. "برای ایمنی آن مزایا به تنهایی وجود دارد خواهد بود یک بازار بزرگ برای آن در تلفن های همراه و لپ تاپ ها و دستگاه های ضبط ویدئویی خودرو و برق شبکه است."

فکری شور و شوق برای حالت جامد باتری های به اشتراک گذاشته شده است در سراسر JCESR. دیگر همکاران در دانشگاه میشیگان و دانشگاه MIT نیز در حال بررسی الکترولیت جامد و paddlewheel اثر است. حالت جامد باتری یکی از مهمترین و به دنبال پس از پیشرفت برای صنعت گفت: Crabtree.

"JCESR می خواهد به درک اتمی و مولکولی سطح ریشه از باتری رفتار است. با این دانش می توانیم در ساخت این باتری از پایین به بالا اتم با اتم و مولکول با مولکول که در آن هر اتم و مولکول بازی تجویز نقش در تولید هدفمند باتری رفتار" Crabtree گفت. "این paddlewheel اثر یک نمونه از آن است. این مقاله در مرز جامد و الکترولیت رفتار و ما می خواهیم برای انتقال این دانش به بخش تجاری."

###

JCESR است که با حمایت سازمان حفاظت محیط زیست را از علم است.

دانشگاه واترلو باعث شده است هزاران نفر از تجاری و شرکت های اجتماعی است خانه را به بزرگترین تعاونی آموزش و پرورش برنامه و دارای یک منحصر به فرد فرهنگ کارآفرینی را تشویق می کند که تجربه و ریسک پذیری. نتیجه برجسته آموزش و پژوهش و تجربه بیش از 36,000 مقطع کارشناسی و دانشجویان تحصیلات تکمیلی در واترلو انتاریو, کانادا -- لنگر کانادا نوآوری راهرو.

مرکز مشترک برای ذخیره سازی انرژی در پژوهش (JCESR)یک DOE Energy Innovation Hub, عمده مشارکت است که ادغام محققان از بسیاری از رشته ها برای غلبه بر بحرانی علمی و فنی موانع و ایجاد دستیابی به موفقیت جدید ذخیره سازی انرژی در فن آوری است. رهبری وزارت انرژی آزمایشگاه ملی آرگون ای همکاران شامل رهبران ملی در علوم و مهندسی از دانشگاه های بخش خصوصی و آزمایشگاه های ملی. خود را در ترکیب تخصص دهانه طیف گسترده ای از فن آوری توسعه خط لوله از تحقیقات پایه برای توسعه نمونه اولیه به محصول مهندسی به بازار تحویل.

آزمایشگاه ملی آرگون ای به دنبال راه حل برای فشار دادن ملی مشکلات در علم و فن آوری است. ملت اول ملی آزمایشگاه آرگون انجام پیشرو اساسی و کاربردی پژوهش های علمی در هر رشته علمي. آرگون محققان با همکاری محققان از صدها نفر از شرکت ها و دانشگاه ها و, فدرال, سازمان های دولتی و شهرداری برای کمک به آنها در حل مشکلات خاص خود را دارند پیشبرد امریکا علمی رهبری و آماده سازی کشور برای آینده ای بهتر. با کارکنان از بیش از 60 سازمان ملل آرگون توسط UChicago آرگون, LLC برای وزارت انرژی را از علم است.

این دپارتمان انرژی ایالات متحده را از علم است بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و کار به آدرس برخی از مبرم ترین چالش های زمان ما. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید https://انرژی.gov/علم.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.