טכנולוגיית סוללות חדשה הופכת כלי רכב חשמליים לבטוחים יותר.

למרות שעדיין בשלב המחקר, טכנולוגיית סוללות מצב מוצק מבוססות מגנזיום מושכת תשומת לב בשל אורך החיים הגבוה יותר שלה בהשוואה לעיצובים מסורתיים.

למרות שנחשבת לחלופה מבטיחה לטכנולוגיית סוללות ליתיום-יון בשל פוטנציאל הבטיחות שלה ועלויות החומרים הנמוכות יותר, תגובות לא רצויות בממשק בין רכיבי סוללות מגנזיום במצב מוצק מובילות לביצועים מופחתים ולקיצור חיי הסוללה.

התעשייה פועלת כדי להפוך סוללות לרכבים חשמליים בטוחות ועמידות יותר.

צילום: רויטרס

צוות מחקר באוניברסיטת טוהוקו (יפן) מצא דרך להפוך תגובות כימיות שבדרך כלל פוגעות בביצועי הסוללה למנגנונים המשפרים את היציבות ואת הובלת היונים. הם גילו כי אין בהכרח צורך לבטל את תגובות הצומת הללו; במקום זאת, שליטה קפדנית בהן יכולה לשפר את ניידות יוני המגנזיום בתוך הסוללה תוך שמירה על יציבות לטווח ארוך.

צוות המחקר פיתח אלקטרודת אנודה מסגסוגת מגנזיום-בדיל (Mg-Sn) כדי לאזן תגובתיות כימית והובלת יונים. על ידי כוונון פני השטח והמבנה הפנימי של האנודה, הם יצרו תנאים שתמכו בשקיעת מגנזיום אחידה יותר ותנועת יונים חלקה יותר במהלך טעינה ופריקה.

פרופסור האו לי מהמכון לחקר חומרים מתקדמים באוניברסיטת טוהוקו אמר: "במשך זמן רב, תגובות ממשק נחשבו לדבר שיש להימנע ממנו. אך המחקר שלנו מראה שכאשר תגובות אלו מווסתות בקפידה ולא מדוכאות, הן יכולות לעזור לסוללות מגנזיום במצב מוצק לפעול בצורה יעילה הרבה יותר."

סרטון המציג ניסוי של טכנולוגיית "הפעלת סוללה" במכוניות חשמליות בסין.

המפתח לקידום טכנולוגיית סוללות מגנזיום במצב מוצק.

כדי לייצר את האנודה המשופרת, צוות המחקר שילב בדיל במגנזיום, ויצר תרכובת יציבה _Mg₂Sn , המסייעת לווסת את התגובות בתוך הסוללה. הצוות בדק סגסוגות שונות מבוססות מגנזיום עם תת-פאזות שונות כדי לקבוע את ההרכב שהניב את הביצועים האלקטרוכימיים הטובים ביותר, ולאחר מכן העריך את החומרים בתנאי הפעלה של הסוללה, תוך מדידת גורמים כגון הובלת יונים, יציבות ממשק והתנהגות מחזור.

התוצאות הראו כי סגסוגת Mg-Sn המותאמת סיפקה את הביצועים הכוללים החזקים ביותר, תוך שמירה על פעולה יציבה במשך למעלה מ-1,300 שעות במהלך בדיקות סוללות מצב מוצק. סגסוגת זו גם הפגינה ביצועי מחזור טעינה/פריקה ארוכים פי 400 מאשר מגנזיום טהור, מה שהוכיח שיפורים משמעותיים באורך חיי הסוללה.

חוקרים מציעים כי פיתוח עתידי של סוללות צריך להתמקד לא רק בשיפור מוליכות יונים, אלא גם בבקרה על התגובות הכימיות המתרחשות בממשקים אלה. ממצאיהם מצביעים על כך שאיזון בו-זמני בין תגובתיות והובלת יונים יכול לספק אסטרטגיית תכנון חדשה למערכות סוללות מצב מוצק עתידיות.

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