ተለዋዋጭ ጠንካራ ሁኔታ ባትሪዎች ምንድን ናቸው?

የአለም አቀፍ ሳይንቲስቶች ቡድን የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎችን ብዛት ለመጨመር እና በላፕቶፖች እና ስማርትፎኖች ላይ የእሳት ቃጠሎን ለመከላከል የሚያስችል አዲስ አይነት ጠንካራ-ግዛት ባትሪ ፈጥረዋል። ደራሲዎቹ ግኝቶቻቸውን በከፍተኛ የኃይል ቁሶች ውስጥ ይገልጻሉ. በተለምዶ በሚሞሉ ባትሪዎች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉትን ፈሳሽ ኤሌክትሮላይቶችን ‹ጠንካራ› ፣ ሴራሚክስ በመተካት የበለጠ ውጤታማ እና ረጅም ጊዜ የሚቆዩ ባትሪዎችን ለማምረት ያስችላቸዋል ። ተመራማሪዎች እነዚህ ጥቅሞች የኤሌክትሪክ መኪናዎችን ጨምሮ ለሁሉም አይነት መሳሪያዎች የበለጠ ቀልጣፋና አረንጓዴ ለሆኑ ባትሪዎች መንገድ እንደሚከፍት ተስፋ ያደርጋሉ።

ከዩኤስ እና ከዩኬ የመጡ የጥናቱ አዘጋጆች በሊቲየም ion ባትሪዎች ውስጥ ካሉ ፈሳሽ ኤሌክትሮላይቶች ሌላ አማራጮችን ሲፈልጉ ቆይተዋል። እ.ኤ.አ. በ 2016 ከተለመዱት የሊቲየም ion ሴሎች የቮልቴጅ እጥፍ በላይ ሊሠራ የሚችል ጠንካራ-ግዛት ባትሪ መሥራታቸውን አስታውቀዋል ፣ ግን በተመሳሳይ ብቃት።

የቅርብ ዲዛይናቸው በዚህ ቀደምት እትም ላይ ጉልህ መሻሻልን የሚያመለክት ቢሆንም፣ ከ MIT ተመራማሪ የሆኑት ፕሮፌሰር ዶናልድ ሳዱዌይ አሁንም መሻሻል ያለበት ቦታ እንዳለ ጠቁመዋል፡- “በሴራሚክ ቁሶች ከፍ ባለ የሙቀት መጠን ከፍተኛ ion ኮዳክሽን ማግኘት አስቸጋሪ ሊሆን ይችላል” ሲሉ አብራርተዋል። "ይህ ትልቅ ስኬት ነበር." ተመራማሪዎቹ እነዚህ የተሻሻሉ ባትሪዎች ከሞከሩ በኋላ ለኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ወይም ለአውሮፕላኖች ኃይል ተስማሚ ይሆናሉ ብለው ተስፋ ያደርጋሉ።

በጠንካራ ሁኔታ ባትሪዎች ከመጠን በላይ በማሞቅ ምክንያት የሚደርስ ጉዳት ከሚቃጠሉ ፈሳሽ ይልቅ የሴራሚክ ኤሌክትሮላይቶችን በመጠቀም ይከላከላል. ባትሪው ከተበላሸ እና ከማቀጣጠል ይልቅ የሴራሚክ ኤሌክትሮላይት ቻርሶችን ከመጠን በላይ ማሞቅ ከጀመረ, ይህም እሳትን እንዳይይዝ ይከላከላል. በጠንካራ ቁሳቁሶች መዋቅር ውስጥ ያሉት ቀዳዳዎች በጠንካራው ውስጥ በተዘረጋው ኔትወርክ ውስጥ በሚንቀሳቀሱ ionዎች አማካኝነት ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ጭነት እንዲሸከሙ ያስችላቸዋል.

እነዚህ ባህሪያት ሳይንቲስቶች ተቀጣጣይ ፈሳሽ ኤሌክትሮላይቶች ከያዙት ጋር ሲነጻጸር የባትሪዎቻቸውን ቮልቴጅ እና አቅም ሁለቱንም ከፍ ማድረግ ችለዋል. እንዲያውም ፕሮፌሰር ሳዶዌይ እንዳሉት "12 ቮልት በ90 ዲግሪ ሴልሺየስ (194°F) የሚሠራ የሊቲየም አየር ሴል አሳይተናል። ይህ ማንም ካገኘው የላቀ ነው" ብለዋል።

ይህ አዲስ የባትሪ ዲዛይን በተቃጠሉ ኤሌክትሮላይቶች ላይ ሌላ እምቅ ጠቀሜታዎች አሉት፣ ከእነዚህም መካከል ሴራሚክ ኤሌክትሮላይቶች በአጠቃላይ ከኦርጋኒክ የበለጠ የተረጋጋ መሆናቸው ነው። ፕሮፌሰር ሳዶዌይ "የሚገርመው ነገር በጥሩ ሁኔታ መስራቱ ነው" ብለዋል። "ከዚህ ሕዋስ ውስጥ ካስገባነው የበለጠ ኃይል አግኝተናል."

ይህ መረጋጋት አምራቾች ስለ ሙቀት መጨመር ሳያስጨንቃቸው ወደ ላፕቶፕ ወይም ኤሌክትሪክ መኪኖች ብዙ ቁጥር ያላቸውን ጠንካራ-ግዛት ህዋሶችን እንዲያሽጉ ያስችላቸዋል፣ መሳሪያዎቹ የበለጠ ደህንነቱ የተጠበቀ እና የተግባር ህይወታቸውን ያራዝማሉ። በአሁኑ ጊዜ እንደነዚህ አይነት ባትሪዎች ከመጠን በላይ ሙቀት ካላቸው የእሳት ቃጠሎን አደጋ ላይ ይጥላሉ - በቅርብ ጊዜ በ Samsung Galaxy Note 7 ስልክ ላይ እንደተከሰተው. በሴሎች ውስጥ የሚቃጠል አየር ስለሌለ የሚፈጠረው ነበልባል ሊሰራጭ አይችልም; በመጀመሪያ ጉዳት ከደረሰበት ቦታ በላይ መስፋፋት አይችሉም።

እነዚህ ጠንካራ ቁሶችም በጣም ረጅም ጊዜ የሚቆዩ ናቸው; በአንጻሩ አንዳንድ ሙከራዎች ሊቲየም ion ባትሪዎችን ተቀጣጣይ ፈሳሽ ኤሌክትሮላይቶች ለመሥራት ይሞክራሉ፣ እነዚህም በከፍተኛ ሙቀት (ከ100 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ) ከ500 ወይም 600 ዑደቶች በኋላ በእሳት ይያዛሉ። የሴራሚክ ኤሌክትሮላይቶች እሳት ሳይነኩ ከ 7500 የሚበልጡ የኃይል መሙያ ዑደቶችን መቋቋም ይችላሉ።

አዲሱ ግኝቶች የኢቪዎችን መጠን ለማራዘም እና የስማርትፎን እሳትን ለመከላከል ለሁለቱም ትልቅ ጠቀሜታ ሊኖረው ይችላል። እንደ ሳዶዌይ ገለጻ፡ "የቀድሞዎቹ የባትሪ ትውልዶች የእርሳስ አሲድ (የመኪና) ጀማሪ ባትሪዎች ነበሯቸው። አጭር ርቀት ነበራቸው ነገር ግን በሚያስደንቅ ሁኔታ አስተማማኝ ነበሩ" ሲል ያልታሰበ ድክመታቸው "ከ 60 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ የሚሞቅ ከሆነ ያኔ ነበር" ብሏል። እሳት ያቃጥላል"

የዛሬው የሊቲየም ion ባትሪዎችም ከዚህ አንድ እርምጃ መሆናቸውን ያስረዳሉ። "ረጅም ርቀት አላቸው ነገር ግን በከፍተኛ ሙቀት መጨመር እና በእሳት በማቃጠል ሊጎዱ ይችላሉ" ብለዋል አዲሱ ጠንካራ-ግዛት ባትሪ "መሰረታዊ ግኝት" ሊሆን ይችላል, ምክንያቱም እጅግ በጣም አስተማማኝ እና አስተማማኝ መሳሪያዎችን ሊያመጣ ይችላል.

የ MIT ሳይንቲስቶች ይህ ቴክኖሎጂ በሰፊው ጥቅም ላይ ለማዋል አምስት ዓመታት ሊፈጅ ይችላል ብለው ያስባሉ ነገር ግን በሚቀጥለው ዓመት መጀመሪያ ላይ እንደነዚህ ዓይነት ባትሪዎችን እንደ ሳምሰንግ ወይም አፕል ካሉ ትላልቅ አምራቾች በስማርት ፎኖች ውስጥ ለማየት ተስፋ ያደርጋሉ ። ለእነዚህ ህዋሶች ከስልኮች በተጨማሪ ላፕቶፖች እና ኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎችን ጨምሮ በርካታ የንግድ አገልግሎቶች እንዳሉም ጠቁመዋል።

ይሁን እንጂ ፕሮፌሰር ሳዶዌይ ቴክኖሎጂው ከመጠናቀቁ በፊት የሚቀሩ አንዳንድ መንገዶች እንዳሉ ያስጠነቅቃሉ። "በጣም ጥሩ የሚመስል ሕዋስ አለን ነገር ግን በጣም ቀደምት ቀናት ነው... ትልቅ ደረጃ ያላቸው ከፍተኛ ኃይል ያላቸው እፍጋ ኤሌክትሮዶች ያላቸው ሴሎችን መሥራት አለብን።"

ሳዶዌይ ይህ ግኝት በሰፊው ተቀባይነት ይኖረዋል ብሎ ያምናል ምክንያቱም ኢቪዎችን በጣም ትልቅ በሆነ ክልል ለማፍሰስ ብቻ ሳይሆን የስማርትፎን እሳትን ለመከላከልም አቅም ስላለው። ብዙ አምራቾች ደህንነታቸውን እና አስተማማኝነታቸውን ካረጋገጡ በኋላ ጠንካራ ባትሪዎች ከአምስት ዓመት ባነሰ ጊዜ ውስጥ ሁለንተናዊ ጥቅም ላይ ሊውሉ እንደሚችሉ የሱ ትንበያ የበለጠ አስገራሚ ይሆናል።