Tâl llawn mewn 18 eiliad? ! Dim mwy o boeni am adael y tŷ a rhedeg allan o fatri...

Mae ffonau symudol, cyfrifiaduron, tabledi, ac ati sy'n defnyddio batris fel ffynonellau ynni wedi dod yn rhan o'n bywydau, ac mae mwy a mwy o bobl yn dechrau dioddef o "bryder trydan", ar yr un pryd, mae poblogrwydd cyflymu cerbydau ynni newydd wedi ei gwneud hi'n fwyfwy anodd i bobl wefru batris hir - yn gyflymach! Codwch y batri ychydig yn gyflymach! Daeth hyn yn ddymuniad cyffredin pawb.

Efallai y daw’r dymuniad hwnnw’n wir yn fuan. Yn ddiweddar, datblygodd tîm Song Li, athro yn y Labordy Ymbelydredd Synchrotron Cenedlaethol ym Mhrifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina, batri gyda gallu codi tâl cyflym.

 

Heddiw rydyn ni'n mynd i siarad mwy am yr ymchwil hwn.

 

Mae batri lithiwm-ion yn ddyfais storio ynni a gydnabyddir yn eang. Gyda manteision dwysedd ynni uchel ac ystod tymheredd gweithredu eang, mae batris lithiwm-ion wedi meddiannu'r mwyafrif helaeth o fatris masnachol. Fodd bynnag, mae gan yr electrolyt organig a ddefnyddir niwed penodol i'r corff dynol, a bydd prinder adnoddau lithiwm yn arwain at brinder marchnad batri yn y dyfodol.

 

Mae'r batri sinc-ion, fel talent newydd yn y maes storio ynni, nid yn unig â dwysedd ynni damcaniaethol uchel, ond mae ganddo hefyd electrolyt dŵr di-wenwynig, gan sicrhau cynhyrchu a chymhwyso diogel ac effeithlon. Yn ogystal, mae adnoddau sinc rhad a helaeth hefyd yn lleihau cost defnyddio batri yn fawr, a disgwylir iddo ddod yn lle posibl ar gyfer batris lithiwm-ion yn y dyfodol.

Er bod llawer o wahaniaethau yn y defnydd o ddeunyddiau, mae cyflwr gweithio batris sinc-ion a batris lithiwm-ion yn y broses codi tâl a rhyddhau yn debyg iawn.

 

Mae deunydd catod y batri yn aml yn haenog: yn ystod proses ollwng y batri, bydd ïonau lithiwm (neu ïonau sinc) yn cael eu hymgorffori yn haen y deunydd catod i'w storio; Yn ystod proses codi tâl y batri, bydd ïonau lithiwm (neu ïonau sinc) yn dianc o'r haen ddeunydd positif ac yn dychwelyd i'r electrod negyddol.

Yn gyffredinol, mae egwyddor weithredol y batri yn broses o fudo ïon a throsglwyddo electronau.

Yr egwyddor o godi tâl batri cyflym

Felly yn yr ymchwil wyddonol hon, sut mae'r batri codi tâl cyflym yn cael ei gyflawni?

 

1. Ehangu sianeli cludo ïon

 

Fel y soniwyd uchod, mae'r broses codi tâl a gollwng batris sinc-ion yn broses o fudo ïon parhaus. Os ydych chi am storio cymaint o gapasiti batri â phosib mewn cyfnod byr o amser, mae'n rhaid i chi greu lle storio mawr ar gyfer ïonau sinc.

 

Yn gyntaf, canolbwyntiodd yr ymchwilwyr ar ddeunyddiau pentoxide vanadium haenog gyda strwythur gofodol addasadwy. Mae'r deunydd haenog vanadium pentoxide wedi'i strwythuro fel pe bai wedi'i drefnu gan blatiau cyfochrog lluosog. Er mwyn cynyddu'r bylchau rhwng haenau'r deunydd catod haenog, gellir rhag-gysylltu ïonau amoniwm mwy. Mae hyn er mwyn ychwanegu rhai pileri rhwng yr haenau hyn ymlaen llaw i gynyddu'r bylchau rhwng haenau.

 

Gyda chefnogaeth ïonau amoniwm, gall ïonau sinc ymfudo'n haws yn y deunydd electrod positif, a gall y gofod interlayer mwy hefyd wella cynhwysedd storio ynni'r batri yn effeithiol.

 

 

2. O addasu galwedigaeth orbital i gyflymu trosglwyddo electronau

Mae'n bwysig gwybod bod proses storio ynni'r batri yn gysylltiedig yn agos â mudo ïon a throsglwyddo electronau. Pan fydd ïonau sinc yn mynd i mewn i'r haen deunydd catod i'w storio, bydd rhai electronau hefyd yn cael eu trosglwyddo i'r deunydd catod i gynnal y cydbwysedd tâl cyffredinol. Felly, mae hefyd yn bwysig iawn astudio dylanwad ïonau rhyngosodedig ar strwythur electronig deunyddiau haenog.

 

Fodd bynnag, mae dulliau profi confensiynol yn anodd archwilio strwythurau atomig ac electronig mewnol deunyddiau yn glir. Felly, mae angen technegau nodweddu ymbelydredd synchrotron mwy datblygedig ar gyfer canfod. Yn syml, gellir deall technoleg ymbelydredd synchrotron fel fersiwn well o'r "super microsgop", gan ddefnyddio ei nodweddion disgleirdeb uchel a band eang i weld strwythur mewnol mater.

Gan ddefnyddio'r dechneg hon, ymchwiliodd yr ymchwilwyr i newidiadau mewn galwedigaeth orbitol atomig yn y deunydd pentaoxide vanadium ar ôl gosod pileri ïon amoniwm rhwng haenau ac esblygiad cildroadwy y broses o wefru a rhyddhau.

 

Yma rydym yn gyntaf yn cyflwyno'r cysyniad sylfaenol o strwythur electronig.

 

Ar gyfer elfennau ag electronau all-niwclear, nid yw eu electronau'n anniben, ond wedi'u trefnu mewn orbitau. Ar ben hynny, mae'r electronau bob amser yn meddiannu'r orbitalau egni is yn gyntaf, hynny yw, y niwclysau yn y canol, wedi'u trefnu o'r tu mewn allan.

 

Ar gyfer fanadiwm, dangosir ei drefniant electronau falens isod, gyda phum electron falens yn yr haen allanol. Mewn vanadium pentoxide, defnyddir pob un o'r pum electron i fondio ag atomau ocsigen. Ar y pwynt hwn, orbital 3d fanadiwm yw'r orbital gwag nad yw'n cael ei feddiannu gan electronau.

 

 

3. Mae rheoliad deuol strwythur grisial a strwythur electronig yn gwneud codi tâl cyflym a chylch sefydlog yn dod yn realiti

Wrth ddefnyddio'r deunydd catod newydd hwn, mae'r batri zn-ion yn cyflawni cynhwysedd o 101mAh / g ar ddwysedd cyfredol o 200C, a dim ond 18s y mae'r tâl yn ei gymryd. Ar yr un pryd, mae'r electrolyt dŵr hefyd yn sicrhau diogelwch y broses gylchrediad ac yn lleihau'r llygredd i'r amgylchedd.

 

Yn y papur hwn, mae bylchiad haenau a chyflwr meddiannaeth orbitol y deunyddiau haenog yn cael eu dylunio a'u rheoleiddio o strwythur grisial a strwythur electronig y deunyddiau. Ar yr un pryd, ynghyd â'r dull nodweddu ymbelydredd synchrotron datblygedig, mae esblygiad y strwythur deunydd yn fwy sythweledol ac yn glir, fel bod y deunydd electrod positif â nodweddion codi tâl cyflym yn bosibl.

 

Efallai yn y dyfodol agos, gellir defnyddio deunyddiau o'r fath mewn cynhyrchion electronig, a hyd yn oed cludiant cyhoeddus. Gall y gostyngiad sylweddol yn yr amser codi tâl wneud bywydau pobl yn fwy effeithlon a chyfleus; Gall deunyddiau batri diogel a glân hefyd leihau'r baich ar yr amgylchedd. Credwch y bydd technoleg yn gwneud y diwrnod hwnnw ddim yn bell i ffwrdd.