Cuireann taighdeoirí i Singeapór fad le saol ceallraí staid sholadach, ach tá céimeanna fós roimh an gcarr leictreach

Tugann an réiteach aghaidh ar dhá sheanlaige i gceallraí sóidiam.

Ní núíosach é sóidiam i gceimic na gceallraí, ach bhí dhá fhadhb leanúnacha ag leaganacha le leictrilít sholadach. Bogann iain sóidiam ró-mhall tríd an bpolaiméir, agus is féidir leis an anóid sóidiam-mhiotail deindrítí a fhás le linn luchtaithe. Is struchtúir cosúil le snáthaidí iad sin, agus d’fhéadfaidís an chill a tholladh agus gearrchiorcad a chruthú.

D’fhoilsigh foireann ó Choláiste Dearaidh agus Innealtóireachta Ollscoil Náisiúnta Shingeapór a cuid oibre in Advanced Functional Materials. Chuir na taighdeoirí nítríd charbóin ghraifíteach, nó GCN, le leictrilít bunaithe ar ocsaíd pholaitiléine agus salann sóidiam. Déantar an t-ábhar trí úiré a théamh san aer go 550 °C, rud a fhoirmíonn bileoga thart ar 2 nm ar tiús.

Laistigh den leictrilít, déanann GCN dhá rud úsáideacha ag an am céanna. Ar dtús, briseann sé réigiúin chriostalacha righne an pholaiméara agus cruthaíonn sé níos mó criosanna éagruthacha, áit ar féidir le hiain sóidiam gluaiseacht níos saoire. Ar an dara dul síos, cabhraíonn suíomhanna dromchla atá saibhir i nítrigin le hiain sóidiam a scaradh ó fhrithiain an tsalainn, rud a ardaíonn uimhir aistrithe na n-ian sóidiam ó 0,19 go 0,51. Mhéadaigh an seoltacht ianach ag 55 °C níos mó ná faoi dhó.

Is é moilliú na ndeindrítí an pointe is tábhachtaí.

Tugann anóid sóidiam-mhiotail dlús fuinnimh teoiriciúil láidir, ach siltear an miotal go míchothrom le linn luchtaithe. Is ansin a thosaíonn deindrítí ag fás agus ag bagairt ar an gcill ón taobh istigh.

Bhí an leictrilít ilchodach GCN trí huaire níos láidre ná an bunpholaiméir. Níos tábhachtaí fós, chabhraigh sí le ciseal cosanta neamhorgánach bunaithe ar shóidiam a fhoirmiú ar dhromchla na hanóide, agus threoraigh sí sil-leagan miotail níos cothroime. I dtástáil chomparáide, rinne an leictrilít pholaiméireach gan athrú gearrchiorcad tar éis 250 uair ag dlús srutha 0,1 mA in aghaidh cm². Rith an leictrilít GCN ar feadh 1000 uair faoin ualach céanna agus ar feadh níos mó ná 2000 uair ag 0,2 mA in aghaidh cm².

Ag an dlús srutha céanna, léirigh an tástáil feabhas thart ar cheithre oiread ar shaol an cheallra. Faoi ualach níos déine, sháraigh sí 2000 uair. Tá tábhacht leis sin, mar deir friotaíocht in aghaidh deindrítí níos mó faoi shábháilteacht phraiticiúil ceallra miotail sholadaigh ná aon fhigiúr cumhachta aonair i gceannlíne.

Léirigh an chill iomlán saolré timthriallach láidir.

Thóg na taighdeoirí cill iomlán le leictrilít sholadach freisin, ag úsáid catóide fosfáite vanaidiam sóidiam dhópáilte le sinc agus brataithe le carbón, agus anóide sóidiam-mhiotail. Ag ráta luchtaithe agus díluchtaithe 0,5C, choinnigh an chill 95 faoin gcéad dá toilleadh tar éis 500 timthriall, agus shroich an éifeachtúlacht Coulombach thart ar 99,97 faoin gcéad. Go simplí, ciallaíonn 1C ceallra a luchtú i dtuairim is uair an chloig, agus ciallaíonn 2C thart ar leathuaire.

Chun sábháilteacht mheicniúil a léiriú, rinne an fhoireann cill phouch aonchiseal freisin a chumhachtaigh LED agus í fillte, dífhillte agus gearrtha. Ní chruthaíonn sé sin go bhfuil sí réidh do phacáiste ceallraí carr leictreach, ach léiríonn sé cén fáth a dtugann leictrilítí soladacha buntáiste sábháilteachta thar chealla le leictrilít leachtach.

Ní iomaitheoir do CATL i gcarranna leictreacha é seo fós.

Don tionscal gluaisteán, ní mór an toradh seo a mheas i gcoinne an méid atá ag bogadh i dtreo táirgthe cheana féin, ní i gcoinne idéal saotharlainne. Tá ceallra ian-sóidiam Naxtra de chuid CATL ag dul i dtreo úsáid i dtáirgeadh sraithe le Changan, agus deir CATL go bhfuil dlús fuinnimh na cille suas le 175 Wh in aghaidh kg. I leagan amach cell-to-pack, d’fhéadfadh sé sin raon níos mó ná 400 km a cheadú, le sprioc amach anseo de 500 go 600 km. Ní ceallra sóidiam-mhiotail le leictrilít sholadach é, áfach.

Imríonn obair Shingeapór cluiche eile. Ní hé an raon tiomána uasta a láidreacht, ar a laghad ní fós. Is iad sábháilteacht, amhábhair ar chostas níos ísle agus an fhéidearthacht spleáchas ar litiam a laghdú na pointí is láidre. Is é an teorainn mhór fós an teocht oibriúcháin. Tháinig an toradh is láidre ag 55 °C, agus is é an chéad sprioc eile ná feidhmiú cobhsaí ag 45 °C. Caithfidh ceallra carr leictreach san Eoraip feidhmiú thar fhuinneog aeráide i bhfad níos leithne, ní hamháin i suíomh te sa tsaotharlann.

Seans go mbraithfidh an Eoraip an tionchar ar dtús i stóráil, ní i bhfeithiclí leictreacha ardfheidhmíochta.

Tá géarghá ag an Eoraip le ceallraí saora sábháilte a laghdaíonn riosca amhábhar i stóráil eangaí agus i stóráil páirceanna gréine. Sna feidhmeanna sin, is lú tábhacht atá le fuinneamh in aghaidh an chileagraim ná le praghas, sábháilteacht dóiteáin, saolré timthriallach agus costas cothabhála. Sin an nideoige ina bhféadfadh ceallra sóidiam le leictrilít sholadach brú a chur ar cheallraí LFP.

I gcarranna leictreacha, is dócha go dtiocfaidh ceimic sóidiam chun cinn ar dtús i gcarranna cathrach níos saoire, i bhfeithiclí tráchtála agus i múnlaí do réigiúin níos fuaire, áit ar féidir le praghas agus lamháltas teochta dul chun tosaigh ar dhlús fuinnimh níos ísle. Fanfaidh feithiclí leictreacha préimhe agus múnlaí fadraoin faoi réim cheimicí litiam ardfhuinnimh sna blianta beaga romhainn.

Léargas teicniúil gairid.

Leictrilít: leictrilít pholaiméireach sholadach bunaithe ar ocsaíd pholaitiléine agus salann sóidiam, le bileoga GCN 2 nm curtha léi.

Iompar ian: mhéadaigh seoltacht ianach níos mó ná faoi dhó ag 55 °C, agus d’ardaigh uimhir aistrithe na n-ian sóidiam ó 0,19 go 0,51.

Friotaíocht deindrítí: rith an leictrilít ilchodach ar feadh 1000 uair ag 0,1 mA in aghaidh cm² agus níos mó ná 2000 uair ag 0,2 mA in aghaidh cm².

Cill iomlán: coinneáil toillte 95 faoin gcéad tar éis 500 timthriall ag 0,5C, le héifeachtúlacht Coulombach thart ar 99,97 faoin gcéad.

Príomhtheorainn: tá teochtaí oibriúcháin níos ísle agus fréamhshamhlacha i bhformáid níos mó fós ag teastáil ón teicneolaíocht.

Tá an dul chun cinn fíor, ach tá an bhearna fíor freisin idir cill chliste saotharlainne agus pacáiste ceallraí a sheasann blianta luchtaithe, sioc, teasa agus tiománaithe mífhoighneacha.