Ko'p funktsiyali uglerod tolali tizimli batareya muvaffaqiyatli ishlab chiqildi! Elektromobillar assortimentini 70 foizga oshirish kutilmoqda.
Avtomobillar, samolyotlar, kemalar yoki kompyuterlar ham akkumulyator, ham yuk ko'taruvchi tuzilma bo'lib xizmat qila oladigan materialdan yasalgan bo'lsa, ularning og'irligi va energiya sarfi sezilarli darajada kamayadi. ning so'nggi sonida 10-da chop etilgan gazetaga ko'raMurakkab materiallar, Shvetsiyaning Chalmers Texnologiya Universitetining tadqiqot guruhi "massasiz energiya saqlash" sohasida muvaffaqiyatga erishdi va ko'p funksiyali uglerod tolali strukturaviy batareyani ishlab chiqdi. Bu akkumulyator noutbuklar og‘irligini ikki baravar kamaytirishi, smartfonlarni kredit kartalari kabi yupqalashtirishi yoki bir marta quvvatlanganda elektromobillar qatorini 70 foizga oshirishi mumkin.
Chalmers Texnologiya Universiteti tadqiqotchisi Rikardo Chaudri, ular ishlab chiqqan strukturaviy akkumulyator uglerod tolasi kompozitlaridan ishlab chiqarilganligini, qattiqligi alyuminiy bilan taqqoslanadigan va energiya zichligi tijorat maqsadlarida qo'llanilishini ta'kidladi. Strukturaviy akkumulyator - bu energiyani to'plash va yukni ko'tara oladigan materialdir. Batareya materiallarini mahsulotning haqiqiy tuzilishining ajralmas qismiga aylantirish elektr transport vositalari, dronlar, qo'l asboblari, noutbuklar va smartfonlar kabi mahsulotlarning vaznini kamaytirishi mumkinligini anglatadi.
Elektr transport vositalari uzoq masofalarga sayohat qilish uchun katta lityum-ion batareyalarga bog'liq. Chalmers texnologiya universiteti tadqiqotchilari avtomobilni birga ushlab turish va og‘irlikni kamaytirish uchun yuk ko‘taruvchi material bo‘lib xizmat qiluvchi akkumulyator yaratish mumkinligini ko‘rishni istashdi. “Energiyani massasiz saqlash” loyihasi doirasida Shvetsiya tadqiqot guruhi uglerod tolali kompozitlardan tayyorlangan akkumulyator ishlab chiqdi. Ushbu akkumulyator alyuminiyga o'xshash qattiqlikka ega va katta miqdordagi energiyani saqlashi mumkin, bu uni tijorat maqsadlarida foydalanish uchun mos qiladi
Uglerod tolali batareyalar energiyani saqlashi va alyuminiy batareyalarga o'xshash yuklarni qo'llab-quvvatlashi kutilmoqda.
Haqiqatan ham, uglerod tolasi o'zining ajoyib engilligi, yuqori mustahkamligi va yuqori qattiqligi bilan mashhur bo'lib, uni yuqori samarali transport vositalarining strukturaviy va estetik materiallarida mashhur tanlovga aylantiradi. Yuqori narxga qaramay, u aerokosmik dasturlarda ham muhim materialdir, bu erda har bir gramm hisobga olinadi. Biroq, bu maqsadda elektrokimyoviy muhandislik bilan ishlab chiqilgan bo'lsa, u samarali elektrod materiali sifatida ham xizmat qilishi mumkin. Professor Leif Asp boshchiligidagi Chalmers jamoasi ko'p yillar davomida ushbu sohani tadqiq qilib kelmoqda va 2018 yilda o'ziga xos kristall joylashuvi bilan uglerod tolalarining bu xususiyatini birinchi marta namoyish etgan tadqiqotni nashr etdi.
Tadqiqotchilar Sya Zhenyuan, Rikardo Chaudri va professor Leif Asp ko‘p yillar davomida energiyani massasiz saqlash kontseptsiyasini o‘rganmoqda.
Yangi akkumulyator dizaynining energiya zichligi 30 Vt/kg ni tashkil qiladi, bu avtomobil standartlari bo'yicha, ayniqsa yuqori emas. Ma’lumot uchun, Hyundai Ioniq 6’ning 53 kVt/soat quvvatga ega akkumulyator batareyasining nominal energiya zichligi 153 Vt/kg (PDF) ni tashkil qiladi. Biroq, bu raqam faqat qutiga joylashtirilgan batareyaning energiya zichligini bildiradi; adolatli taqqoslash uchun butun avtomobil strukturasining og'irligini ham hisobga olish kerak. Ushbu uglerod tolali strukturaviy akkumulyatorning dizayni butun shassini almashtirishga, bo'sh joyni bo'shatib, avtomobilning umumiy og'irligini kamaytirishga qaratilgan.
Elektr avtomobillari va uskunalari ishlab chiqaruvchilari ushbu yangi tenglamadan mahsulot og'irligini sezilarli darajada kamaytirish yoki bo'shatilgan joydan ko'proq batareyalar qo'shish uchun foydalanishlari va shu bilan umumiy energiya saqlash hajmini oshirishlari mumkin.
Bu natijalar amalda inqilobiy bo'lishi mumkin. Aspning ta'kidlashicha, "biz elektr transport vositalari bo'yicha hisob-kitoblar o'tkazdik va natijalar shuni ko'rsatadiki, agar elektr transport vositalari raqobatbardosh tizimli akkumulyatorlarni qabul qilsalar, ularning haydash vaqti hozirgi modellarga nisbatan 70% ga uzaytirilishi mumkin."
Jamoaning so'nggi prototipining qattiqligi avvalgi iteratsiyalarga qaraganda deyarli uch baravar ko'p, elastik moduli 25 GPa dan 70 GPa gacha ko'tarildi. Jamoaning ta'kidlashicha, uning qattiqligi va yuk ko'tarish qobiliyati endi alyuminiy bilan solishtirish mumkin, ammo u ancha engilroq.
Ushbu akkumulyator dizayni anodda ham, katodda ham uglerod tolasidan foydalanadi, bu ham elektr energiyasini mustahkamlash va o'tkazish uchun xizmat qiladi. Natijada, oqim kollektorlarini yaratish uchun mis kabi og'ir materiallarga ehtiyoj qolmaydi, shuningdek, elektrod dizaynida kobalt kabi ziddiyatli metallardan foydalanish talabi yo'q.
Ushbu batareya dizayni anod va katod uchun uglerod tolali materiallardan foydalanadi.
Bundan tashqari, bu batareya terminallar orasidagi litiy ionlarining harakatini osonlashtirish uchun suyuq elektrolit o'rniga yarim qattiq elektrolitdan foydalanadi. Natijada, u kamroq yonuvchan va foydalanish xavfsizroq, ammo tadqiqot guruhi yuqori quvvatli ilovalar talablarini qondirish uchun ionlarning elektrolitlar orqali tez o'tishiga imkon berishda hali ham qiyinchiliklar mavjudligini tan oladi. Bu sohada ko'proq tadqiqotlar talab etiladi.
Darhaqiqat, bu yana bir laboratoriya prototipi akkumulyatori, shuning uchun bu yangi avlod elektr transport vositalari va qurilmalarini ishlab chiqish uchun yana bir necha yil kerak bo'ladi. Biroq, keng ko'lamli ishlab chiqarish va tijoratlashtirish allaqachon amalga oshirilmoqda. 2022-yildayoq universitet Gothenburgdagi Chalmers Ventures venchur kapital firmasi bilan hamkorlik qilib, Sinonus nomli yangi kompaniyani tashkil qildi. Ushbu kompaniya joriy yilning iyun oyida avtomobillar, gadjetlar va hatto shamol turbinasi pichoqlarini ishlab chiqarish usulini o'zgartirishi mumkin bo'lgan massasiz energiya saqlashni tijoratlashtirish uchun yangi bosh direktorni tayinladi.
Asp ta'kidlaganidek, "Biz kredit kartasi kabi yupqa mobil telefonlar yoki noutbuklar vaqt jadvali bo'yicha hozir qilayotganlarining atigi yarmini og'irligida eng yaqin bo'lishini tasavvur qilishimiz mumkin. Avtomobillar yoki samolyotlardagi elektronika kabi komponentlar ham tizimli quvvat bilan quvvatlanishi mumkin. Bu transport sanoatining qiyin energiya talablarini qondirish uchun katta investitsiyalarni talab qiladi, ammo bu erda texnologiya eng katta ta'sir ko'rsatishi mumkin.
