Yaponiya 3D bosib chiqarishdan to'liq qattiq holatdagi akkumulyatorlarni ishlab chiqarish uchun foydalanishni amalga oshirdi

Yaponiya'ning Toxoku universiteti professori Motoge va assistent Kobayashi Xiroaki va boshqalar 3D-printerdan toʻliq qattiq holatdagi akkumulyatorlarni ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqdilar. Tayyorlashda qattiqlikni erkin o'zgartira oladigan materiallardan foydalaning. Batareyani yaratish uchun bir necha soat kerak bo'ladi va o'tmishda talab qilinadigan yuqori haroratli jarayonni amalga oshirishning hojati yo'q. Sinovda ishlab chiqarilgan akkumulyator turli xil ishlash sinovlaridan o'tdi va ma'lum ishlash ko'rsatkichlariga ega, bu esa qattiq holatdagi batareyalardan erta amaliy foydalanishga hissa qo'shishi kutilmoqda.

Elektrolit batareyaning asosiy tarkibiy qismlaridan biri bo'lib, odatda suyuq holatda bo'ladi, lekin butunlay qattiq holatdagi akkumulyatorning elektrolitlari qattiq bo'lib, yong'in sodir bo'lish xavfi kamroq. Ushbu akkumulyatorning yana bir xususiyati shundaki, batareya birlik hajmiga saqlash hajmini oshirish uchun to'planishi mumkin. U toza elektr transport vositalari (EV) turlarini kengaytira oladigan yangi avlod akkumulyatori sifatida kutilmoqda.

Ishlab chiqilgan elektrolitlar membranasi yumshoq kontaktli linzalar bilan bir xil moslashuvchanlikka ega

To'liq qattiq holatdagi akkumulyatorlarning asosiy oqimi elektrodlar va elektrolit materiallarini bir-biriga kuch bilan bosib, ularni yuzlab daraja Selsiyga qizdirishdir. Biroq, isitish jarayoni xarajatlarni talab qiladi va termal yorilish holatlari mavjud. Shu bilan birga, muammo bor. Elektrolit qattiq bo'lgani uchun, musbat elektrod va manfiy elektrod qayta-qayta kengayib, zaryadlash va tushirish bilan qisqarganda, ikkalasini bir-biriga mahkam bog'lab bo'lmaydi, bu esa batareyaning yomon ishlashiga olib keladi.

Tadqiqot guruhi barcha qattiq batareyalar uchun yumshoq elektrolitlar membranalarini ishlab chiqarish bo'yicha tadqiqotlar olib bordi. Lityum ionlari va kremniy oksidi harakati uchun qulay bo'lgan maxsus suyuqlikni aralashtirgandan so'ng, yumshoq kontaktli linzalarga o'xshash shisha plyonka hosil bo'lishi mumkin. Kremniy oksidi miqdori o'zgartirilsa, yumshoqlik sozlanishi mumkin.

Bu safar tadqiqot guruhi elektrolitlar membranasidagi kremniy oksidi miqdorini ikki baravar kamaytirib, uni jelga aylantirdi. Keyin u ultrabinafsha nurlanish ta'sirida qotib qoladigan qatron bilan aralashtiriladi va keyin uni 3D printerda qolipga solish mumkin.

Tajribalar shuni isbotladiki, elektrolit, musbat elektrod uchun litiy kobalt oksidi va manfiy elektrod uchun litiy titanat gelga o'xshash materiallarga aylantirilsa, batareyani faqat 3D printer yordamida yasash mumkin. Taxminan ikki soatda ishlab chiqarilishi aytilmoqda.

Elektrolitdagi kremniy oksidi kontsentratsiyasini kamaytiring, elektrolitni jelga aylantiring va 3D printer orqali batareyani yarating.

U materialni qoplash va ultrabinafsha nurlar bilan nurlantirish orqali, yuqori haroratli isitishsiz ishlab chiqarilishi mumkin, bu esa ishlab chiqarish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Moslashuvchan elektrolitni yorilish oson emas, hatto komponent kengaygan va qisqargan bo'lsa ham, uni yumshoq tarzda biriktirish mumkin.

Sinovda ishlab chiqarilgan batareya 100 martadan ko'proq barqaror zaryadlashi va zaryadsizlanishi mumkin. Xavfsizlik yong'in sinovlari va hokazolar bilan ham tasdiqlangan. Professor Xonma,"Ma'lumotlarni kiritgan ekansiz, o'lcham va shaklni o'z xohishingizga ko'ra o'zgartirishingiz mumkin."

Amaliy qo'llash oldida turgan muammo shundaki, elektrolitning ion o'tkazuvchanligi etarlicha yuqori emas. Litiy ionlari silliq harakatlana olmaganligi sababli, katta energiyani bir zumda chiqarish qiyin.

Tadqiqot guruhi ion o'tkazuvchanligini yaxshilash maqsadida materialning tarkibini moslashtiradi. Ishlab chiqilgan akkumulyatordan avtomobilni boshqarishda foydalanish tajribasi muvaffaqiyatli o‘tdi va tajribaning maksimal tezligi soatiga 30 kilometrga yetdi. Tadqiqotchilar ishlab chiqarish quvvatini oshirish uchun qayta-qayta yaxshilanishlarni amalga oshiradilar va uni sof elektr transport vositalariga o'rnatishni ko'rib chiqadilar. Shuningdek, u yuqori energiya zichligiga ega katod materiallarini jadal rivojlantiradi.

Maqsadning birinchi bosqichi sensorlar va taqiladigan terminallarni elektr ta'minotida amaliy foydalanishga erishishdir.