Enjenyè yo te devlope yon separateur ki estabilize elektwolit gaz pou fè pil tanperati ki ba yo pi an sekirite

Dapre rapò medya etranje yo, enjenyè nano nan University of California San Diego te devlope yon batri separateur ki ka aji kòm yon baryè ant katod a ak anod pou anpeche elektwolit gaz nan batri a soti nan vaporize. Nouvo dyafram nan anpeche presyon entèn tanpèt la akimile, kidonk anpeche batri a anfle ak eksploze.

Lidè rechèch la, Zheng Chen, pwofesè nan nanoengineering nan Jacobs School of Engineering nan University of California, San Diego, te di: "Pa pyèj molekil gaz, manbràn nan ka aji kòm yon estabilize pou elektwolit temèt."

Nouvo séparateur a ka amelyore pèfòmans batri nan tanperati ultra-ba. Selil batri a lè l sèvi avèk dyafram nan ka opere nan mwens 40 ° C, ak kapasite a ka kòm yon wo 500 èdtan miliampere pou chak gram, pandan y ap batri a dyafram komèsyal gen prèske zewo pouvwa nan ka sa a. Chèchè yo di ke menm si li pa itilize pou de mwa, kapasite selil batri a toujou wo. Pèfòmans sa a montre ke dyafram nan kapab tou pwolonje lavi depo a. Dekouvèt sa a pèmèt chèchè yo reyalize objektif yo pi lwen: yo pwodwi pil ki ka bay elektrisite pou machin nan anviwònman glas, tankou veso espasyèl, satelit, ak bato ki fon lanmè.

Rechèch sa a baze sou yon etid nan laboratwa Ying Shirley Meng, pwofesè nan nanoengineering nan University of California, San Diego. Rechèch sa a itilize yon elektwolit gaz likid pou devlope yon batri ki ka kenbe bon pèfòmans nan yon anviwònman mwens 60 ° C pou premye fwa. Pami yo, elektwolit gaz likid la se yon gaz ki likid lè w aplike presyon epi li pi rezistan a tanperati ki ba pase elektwolit likid tradisyonèl yo.

Men, sa a kalite elektwolit gen yon defo; li fasil pou chanje soti nan likid nan gaz. Chen te di: "Pwoblèm sa a se pi gwo pwoblèm sekirite pou elektwolit sa a." Presyon an bezwen ogmante pou kondanse molekil likid yo epi kenbe elektwolit la nan yon eta likid pou itilize elektwolit la.

Laboratwa Chen te kolabore ak Meng ak Tod Pascal, pwofesè nan nanoengineering nan University of California, San Diego, pou rezoud pwoblèm sa a. Lè yo konbine ekspètiz nan ekspè enfòmatik tankou Pascal ak chèchè tankou Chen ak Meng, yo te devlope yon metòd likid elektwolit vaporize a san yo pa aplike twòp presyon byen vit. Pèsonèl yo mansyone pi wo a yo afilye ak Sant Syans ak Jeni rechèch materyèl (MRSEC) nan University of California, San Diego.

Metòd sa a prete nan yon fenomèn fizik kote molekil gaz kondanse espontaneman lè yo bloke nan ti espas nano-echèl. Fenomèn sa a rele kondansasyon kapilè, ki ka fè gaz la vin likid nan yon presyon ki pi ba. Ekip rechèch la te itilize fenomèn sa a pou konstwi yon separasyon batri ki ka estabilize elektwolit la nan pil tanperati ki ba, yon elektwolit gaz likid ki fèt ak gaz fluorometan. Chèchè yo te itilize yon materyèl ki mouye kristal ki rele yon kad metal-òganik (MOF) pou kreye manbràn la. Bagay inik sou MOF se ke li plen ak ti porositë, ki ka pyèj molekil gaz fluorometan ak kondanse yo nan presyon relativman ba. Pou egzanp, fluorometan anjeneral retresi nan mwens 30 ° C epi li gen yon fòs 118 psi; men si yo itilize MOF, presyon kondansasyon pore nan menm tanperati a se sèlman 11 psi.

Chen te di: "MOF sa a siyifikativman diminye presyon ki nesesè pou elektwolit la travay. Se poutèt sa, batri nou an ka bay yon gwo kantite kapasite nan tanperati ki ba san degradasyon." Chèchè yo teste yon separateur ki baze sou MOF nan yon batri ityòm-ion. . Batri ityòm-ion la konsiste de yon katod fluorokarbon ak yon anod metal ityòm. Li ka ranpli li ak yon elektwolit fluorometan gaz nan yon presyon entèn nan 70 psi, byen lwen pi ba pase presyon ki nesesè pou likide fluorometan. Batri a ka toujou kenbe 57% nan kapasite tanperati chanm li nan mwens 40 ° C. Kontrèman, nan menm tanperati a ak presyon, pouvwa a nan yon batri dyafram komèsyal lè l sèvi avèk yon elektwolit gaz ki gen fluorometan se prèske zewo.

Mikropor yo ki baze sou separasyon MOF la se kle a paske mikropor sa yo ka kenbe plis elektwolit ap koule tankou dlo nan batri a menm anba presyon redwi. Dyafram komèsyal la gen gwo porositë epi li pa ka kenbe molekil elektwolit gaz anba presyon redwi. Men, mikroporozite se pa sèl rezon ki fè dyafram nan travay byen nan kondisyon sa yo. Dyafram chèchè yo ki fèt tou pèmèt porositë yo fòme yon chemen kontinyèl soti nan yon bout nan lòt, kidonk asire ke iyon ityòm ka koule lib nan dyafram nan. Nan tès la, konduktiviti iyonik batri a lè l sèvi avèk nouvo dyafram nan mwens 40 ° C se dis fwa sa a batri a lè l sèvi avèk dyafram komèsyal la.

Ekip Chen a aktyèlman teste MOF ki baze sou séparateur sou lòt elektwolit. Chen te di: "Nou te wè efè menm jan an. Lè w itilize MOF sa a kòm yon estabilize, divès molekil elektwolit ka adsorbed pou amelyore sekirite batri, ki gen ladan pil ityòm tradisyonèl ak elektwolit temèt."