Эрдэмтэд батарейн гол сул талыг энгийн хэрнээ үр дүнтэй аргаар шийдэхэд ойртжээ
Урт настай батарей бүтээх чиглэлд эрдэмтэд санаанд оромгүй энгийн атлаа маш үр дүнтэй шинэ алхам хийсэн бөгөөд энэ шийдэлд алт чухал үүрэг гүйцэтгэсэн байна. Concordia University-ийн судлаачид орчин үеийн аккумуляторын хамгийн том бэрхшээлүүдийн нэг болох дендрит үүсэх асуудлыг бууруулах шинэ технологи санал болгожээ.
Дендрит батарейг хугацаанаас нь өмнө гэмтээдэг
Дендрит гэдэг нь цэнэглэх явцад батарейн дотор үүсдэг маш жижиг, зүү хэлбэрийн бүтцүүд юм. Эдгээр нь эмх замбараагүй ургаж, аажмаар дотоод материалыг нэвтэлсээр богино холболт үүсгэх аюултай болдог. Чухам энэ үзэгдлээс шалтгаалан олон аккумулятор бодит боломжоо бүрэн ашиглаж чадалгүй, харьцангуй эрт ажиллагаагүй болдог байна.
Маш бага хэмжээний алт асар том өөрчлөлт авчирчээ
Шинэ шийдлийн хамгийн сонирхолтой тал нь нэлээд энгийн байдалд оршиж байна. Судлаачид төвөгтэй, өндөр өртөгтэй бүрхүүл ашиглахын оронд электродын гадаргууд маш нимгэн алтны нанобөөмийн давхарга байрлуулжээ. Ашигласан алтны хэмжээ туйлын бага байсан ч энэ нь батарейн ажиллагаанд эрс өөрчлөлт өгсөн байна.
Эдгээр нанобөөм электродын гадаргуугийн 10 хүрэхгүй хувийг бүрхсэн ч ийм бага хэмжээ нь ч батарейн дотор явагдах үйл явцыг мэдэгдэхүйц өөрчилж чаджээ.
Судлаачид батарейн гадаргууд юу болж байгааг шууд ажигласан байна
Энэ технологи яг хэрхэн ажиллаж байгааг тодорхойлохын тулд багийнхан University of Saskatchewan дахь Canadian Light Source төвийн маш хүчтэй рентген туяаг ашигласан байна. Ингэснээр тэд нанобөөмүүд батарейн гадаргуутай микро түвшинд хэрхэн харилцан үйлчилж байгааг бараг нүдээрээ харж байгаа мэт шинжлэх боломжтой болжээ.
Энэ судалгааны үр дүнг Journal of Materials Chemistry A сэтгүүлд нийтэлсэн байна.
Шинэ технологи дендритийг 50 дахин бууруулж, 6000 цагаас дээш ажиллагаа үзүүлжээ
Туршилтын дүн маш өндөр үр нөлөөтэй гарсан байна. Алтны нанобөөмөөр сайжруулсан цайрын аккумуляторуудад дендрит үүсэх хэмжээ энгийн батарейтай харьцуулахад 50 дахин бага байсан аж.
Лабораторийн туршилтын явцад ийм аргаар боловсруулсан батарей 6000 цагаас илүү хугацаанд ажилласан нь уламжлалт хувилбаруудаас хамаагүй илүү үзүүлэлт болжээ.
Үр дүнгийн нууц нь бүтэн бүрхүүлд биш, зөв байрлуулалтад оршиж байна
Энэхүү аргын гол онцлог нь электродыг бүхэлд нь алтгаар бүрэхэд биш, харин нанобөөмүүдийг тодорхой цэгүүдэд байрлуулсанд байгаа юм. Өөрөөр хэлбэл алт энэ тохиолдолд хамгаалалтын бүрхүүл биш, харин микро түвшний зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэжээ.
Эдгээр бөөмүүд цэнэглэх үед цайр хэрхэн хуримтлагдах процессыг удирдаж, үүнийг илүү жигд болгодог байна. Яг ийм жигд хуваарилалт нь аюултай зүү хэлбэрийн дендрит үүсэхээс сэргийлж байгаа юм.
Алт ашигласан ч технологийн өртөг маш бага гарчээ
Алт оролцсон учраас өртөг өндөр байх мэт санагдаж болох ч бодит байдал дээр энэ арга маш хямд байгааг судлаачид онцолжээ. Учир нь ашиглагдаж буй материалын хэмжээ маш бага тул өртөг нь уламжлалт алтлаг бүрхүүлүүдтэй харьцуулахад ойролцоогоор 100 дахин бага болсон байна.
Нэмж хэлэхэд, энэ давхаргыг тавих үйл явц нь нарийн төвөгтэй лабораторийн тусгай нөхцөл шаарддаггүй тул цаашид масс үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх боломж өндөр гэж үзэж байна.
Энэ арга зөвхөн батарейгаар хязгаарлагдахгүй байж магадгүй
Судлаачид одоо ижил аргыг өөр төрлийн батарейд ашиглах боломжийг шалгаж эхэлжээ. Тухайлбал, ирээдүйн анодгүй аккумуляторуудад зориулагдсан зэсэн электрод дээр ийм технологи ажиллах эсэхийг туршиж байна.
Үүнээс гадна ижил төрлийн нанобүрхүүлийг мэдрэгч, нарны хавтан, тэр ч байтугай гэрэлтүүлгийн системд ашиглах боломж ч яригдаж байгаа аж. Өөрөөр хэлбэл материалын гадаргуу дээр явагдах процесс чухал нөлөөтэй бүх салбарт энэ арга үр өгөөжөө өгөх магадлалтай байна.
Жижиг хэмжээний алт том өөрчлөлт авчрах ирээдүй харагдаж байна
Хэрэв энэ технологи бодит хэрэглээний нөхцөлд амжилттай батлагдвал электроникийн төхөөрөмжүүдийг илүү найдвартай, илүү урт настай болгох энгийн бөгөөд хүртээмжтэй шинэ арга бий болж мэднэ. Тэр үед маш бага хэмжээний алт ч үнэхээр асар том үр дүн авчирч чаддаг гэдэг нь батлагдах юм.
