Η νέα τεχνολογία μπαταριών καθιστά τα ηλεκτρικά οχήματα ασφαλέστερα.

Αν και βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδιο, η τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης με βάση το μαγνήσιο προσελκύει την προσοχή λόγω της ανώτερης διάρκειας ζωής της σε σύγκριση με τα παραδοσιακά σχέδια.

Παρόλο που θεωρείται μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στην τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου λόγω των δυνατοτήτων της για ασφάλεια και χαμηλότερο κόστος υλικών, οι ανεπιθύμητες αντιδράσεις στη διεπαφή μεταξύ των εξαρτημάτων της μπαταρίας μαγνησίου στερεάς κατάστασης οδηγούν σε μειωμένη απόδοση και μικρότερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Η βιομηχανία εργάζεται για να καταστήσει τις μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων ασφαλέστερες και πιο ανθεκτικές.

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: REUTERS

Μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Tohoku (Ιαπωνία) βρήκε έναν τρόπο να μετατρέψει τις χημικές αντιδράσεις που συνήθως υποβαθμίζουν την απόδοση της μπαταρίας σε μηχανισμούς που βελτιώνουν τη σταθερότητα και τη μεταφορά ιόντων. Ανακάλυψαν ότι αυτές οι αντιδράσεις σύνδεσης δεν χρειάζεται απαραίτητα να εξαλειφθούν. Αντίθετα, ο προσεκτικός έλεγχός τους μπορεί να βελτιώσει την κινητικότητα των ιόντων μαγνησίου μέσα στην μπαταρία, διατηρώντας παράλληλα τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα.

Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε ένα ηλεκτρόδιο ανόδου από κράμα μαγνησίου-κασσιτέρου (Mg-Sn) για την εξισορρόπηση της χημικής αντιδραστικότητας και της μεταφοράς ιόντων. Ρυθμίζοντας την επιφάνεια και την εσωτερική δομή της ανόδου, δημιούργησαν συνθήκες που υποστήριζαν πιο ομοιόμορφη εναπόθεση μαγνησίου και ομαλότερη κίνηση ιόντων κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση.

Ο καθηγητής Χάο Λι στο Ινστιτούτο Έρευνας Προηγμένων Υλικών στο Πανεπιστήμιο Τοχόκου δήλωσε: «Για πολύ καιρό, οι αντιδράσεις στη διεπαφή θεωρούνταν κάτι που έπρεπε να αποφεύγεται. Αλλά η έρευνά μας δείχνει ότι όταν αυτές οι αντιδράσεις ρυθμίζονται προσεκτικά αντί να καταστέλλονται, μπορούν να βοηθήσουν τις μπαταρίες μαγνησίου στερεάς κατάστασης να λειτουργούν πολύ πιο αποτελεσματικά».

Βίντεο δείχνει δοκιμές τεχνολογίας «ενεργοποίησης μπαταρίας» σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα στην Κίνα.

Το κλειδί για την προώθηση της τεχνολογίας μπαταριών μαγνησίου στερεάς κατάστασης.

Για την κατασκευή της βελτιωμένης ανόδου, η ερευνητική ομάδα ενσωμάτωσε κασσίτερο στο μαγνήσιο, σχηματίζοντας μια σταθερή ένωση _Mg₂Sn , η οποία βοηθά στη ρύθμιση των αντιδράσεων εντός της μπαταρίας. Η ομάδα δοκίμασε διάφορα κράματα με βάση το μαγνήσιο με διαφορετικές υποφάσεις για να προσδιορίσει τη σύνθεση που απέδιδε την καλύτερη ηλεκτροχημική απόδοση και στη συνέχεια αξιολόγησε τα υλικά υπό συνθήκες λειτουργίας της μπαταρίας, μετρώντας παράγοντες όπως η μεταφορά ιόντων, η σταθερότητα της διεπαφής και η κυκλική συμπεριφορά.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το βελτιστοποιημένο κράμα Mg-Sn παρείχε την ισχυρότερη συνολική απόδοση, διατηρώντας σταθερή λειτουργία για πάνω από 1.300 ώρες κατά τη διάρκεια των δοκιμών μπαταρίας στερεάς κατάστασης. Αυτό το κράμα επέδειξε επίσης απόδοση κύκλου φόρτισης/εκφόρτισης 400 φορές μεγαλύτερη από το καθαρό μαγνήσιο, αποδεικνύοντας σημαντικές βελτιώσεις στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Οι ερευνητές προτείνουν ότι η μελλοντική ανάπτυξη μπαταριών θα πρέπει να επικεντρωθεί όχι μόνο στη βελτίωση της αγωγιμότητας ιόντων αλλά και στον έλεγχο των χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε αυτές τις διεπαφές. Τα ευρήματά τους δείχνουν ότι η ταυτόχρονη εξισορρόπηση της αντιδραστικότητας και της μεταφοράς ιόντων θα μπορούσε να προσφέρει μια νέα στρατηγική σχεδιασμού για μελλοντικά συστήματα μπαταριών στερεάς κατάστασης.

Πηγή: https://thanhnien.vn/cong-nghe-pin-moi-giup-xe-dien-an-toan-hon-185260527143149412.htm