Kinesiske forskere har udviklet en ny metode til at forbedre ydeevnen af lithium-svovlbatterier betydeligt, et gennembrud, der kan gøre det muligt for ubemandede luftfartøjer (UAV'er) at flyve meget længere på en enkelt opladning.
Ny forskning offentliggjort i Nature åbner nye veje mod mere holdbare og kraftfulde batterier til luftfart i lav højde og mange andre anvendelser.
I øjeblikket bruger de fleste konventionelle droner lithium-ion-batterier, som nærmer sig deres energitæthedsgrænser. Energitætheden af disse batterier – mængden af elektrisk energi lagret pr. vægtenhed – er typisk under 300 watt-timer/kg, hvilket fører til "rækkeviddeproblemer", der begrænser flyvetiden.
Lithium-svovlbatterier betragtes som et lovende alternativ på grund af deres teoretisk høje energitæthed, kombineret med svovlets overflod og lave pris.
I praksis står denne type batteri dog over for en stor hindring, fordi svovl under opladning og afladning gennemgår en kompleks kemisk proces, der producerer mange opløste mellemprodukter.
Disse mellemprodukter har en tendens til at diffundere udad, hvilket bremser reaktioner og spilder energi.
Et forskerhold ledet af Tsinghua International Graduate School Shenzhen (Tsinghua SIGS) har foreslået en ny løsning ved at inkorporere en "mellemliggende forløber" i den elektrokemiske svovlingsproces.
Forsker Chu Quang Man fra denne skole forklarede: "Tænk på det som et særligt tilsætningsstof, der 'ligger i dvale' inde i batteriet, indtil det skal bruges. Når svovlreaktionen begynder, 'vågner' dette tilsætningsstof op lige på reaktionsstedet og begynder at fungere."
Ifølge ham vil dette molekyle, når det aktiveres, binde sig til opløste mellemprodukter og forhindre dem i at drive væk. Det hjælper også med at opbygge "hurtige baner" for elektriske reaktioner, hvilket gør hele processen meget mere gnidningsløs og effektiv.
Forskerholdet redesignede også reaktionsnetværket på molekylært niveau. Det nyudviklede molekyle reducerer batteriets indre modstand med 75 % sammenlignet med konventionelle designs.
I tests præsterede den nye batteritype stabilt gennem 800 opladnings- og afladningscyklusser og opretholdt næsten 82% af sin kapacitet.
Mere bemærkelsesværdigt er det, at forskerholdet har bygget en praktisk prototype af et lommestørrelsesbatteri med en energitæthed på 549 watt-timer/kg, næsten dobbelt så meget som mange standardbatterier, der i øjeblikket bruges til droner. Dette har betydelige konsekvenser for droner – højere energitæthed betyder længere flyvetider, større nyttelast og bredere rækkevidde.
Forskerholdet mener, at denne molekylære designstrategi også kunne udvides til andre områder, herunder flowbatterier, lithium-metalbatterier og endda direkte batterigenbrugsprocesser.
Kilde: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp








Kommentar (0)