Japan yn gwireddu'r defnydd o argraffu 3D i weithgynhyrchu batris cyflwr solet
Mae athro Prifysgol Tohoku Honma a chynorthwy-ydd Kobayashi Hiroaki ac eraill wedi datblygu'r dechnoleg o wneud batris gwladwriaeth solet gyda pheiriannau argraffu 3D. Defnyddiwch ddeunyddiau sy'n gallu newid caledwch yn rhydd wrth grefftio. Gellir gwneud batris mewn ychydig oriau yn unig heb y prosesau tymheredd uchel sy'n ofynnol yn y gorffennol. Mae'r batri a gynhyrchir gan dreial wedi gwrthsefyll gwahanol brofion perfformiad ac mae ganddo berfformiad penodol, y disgwylir iddo gyfrannu at gymhwyso batris gwladwriaeth solet yn gynnar.
Mae'r electrolyt yn un o elfennau pwysig y batri ac fel arfer mae mewn cyflwr hylifol, ond mae electrolyt batri cyflwr solet yn gadarn, ac mae'r risg o ddamweiniau tân yn fach. Nodwedd arall o'r math hwn o fatri yw y gall gynyddu'r capasiti storio fesul cyfaint uned drwy stacio batris. Rhagwelir yn fawr fel batri'r genhedlaeth nesaf a all ymestyn yr ystod o gerbydau trydan pur (EVs).
Mae gan y membran electrolyt datblygedig yr un meddalwch â lens cyffwrdd meddal (delwedd drwy gwrteisi Prifysgol Kitto, Japan)
Prif ffrwd batris gwladwriaeth solet yw pwyso'n gryf ar yr electrodau a'r deunyddiau electrolyt, a'u cynhesu i gannoedd o raddau Celsius. Fodd bynnag, mae'r broses wresogi yn gostus, ac mae achos o gracio thermol. Ar yr un pryd, mae problem o hyd. Oherwydd caledwch yr electrolyt, pan fydd yr electrod cadarnhaol a'r electrod negyddol yn ehangu dro ar ôl tro ac yn contractio gyda chodi tâl a rhyddhau, ni ellir atodi'r ddau yn agos, gan arwain at berfformiad batri gwael.
Cynhaliodd y tîm ymchwil ymchwil ar ffugio cofiadwy electrolyt hyblyg ar gyfer batris gwladwriaeth-solet. Pan fydd hylif arbennig sy'n hwyluso symud lithiwm yn cael ei gymysgu â silicon ocsid, gellir ffurfio ffilm wydr sy'n debyg i lens cyffwrdd meddal. Gellir addasu'r meddalwch drwy newid maint y silica.
Y tro hwn, hanerodd y tîm ymchwil faint o silicon ocsid a gynhwyswyd yn y membran electrolyt, gan ei wneud yn gel-fel. Yna caiff ei gymysgu â resin sy'n cyd-fynd â golau uwchfioled, a gellir ei siapio gan ddefnyddio argraffydd 3D.
Lleihau'r crynodiad o silicon ocsid yn yr electrolyt i wneud y gel electrolyt, a chynhyrchu'r batri drwy argraffydd 3D (delwedd drwy gwrteisi Prifysgol Tohoku, Japan)
Mae arbrofion wedi cadarnhau, drwy newid yr electrolyt, lithiwm cobalt ocsid ar gyfer yr electrod cadarnhaol, y titanate lithiwm ar gyfer yr electrod negyddol, ac ati yn ddeunyddiau tebyg i gel, y gellir gwneud y batri gan argraffydd 3D yn unig. Dywedir y gellir ei gynhyrchu ymhen tua dwy awr.
Gellir ei wneud drwy orchuddio'r deunydd a'i arbelydru â hyrddod uwchfioled heb wres ar dymheredd uchel, a all leihau'r gost weithgynhyrchu yn sylweddol. Mae'r electrolyt hyblyg yn llai tueddol o gracio ac mae'n ffitio'n feddal hyd yn oed wrth i'r aelod ehangu a chontractau.
Gellir gwefru a rhyddhau'r batri a gynhyrchir gan dreial am fwy na 100 o weithiau. Mae profion tân ac ati hefyd wedi cadarnhau diogelwch. Meddai'r Athro Honma, "Cyn belled â bod y data'n fewnbwn, gellir newid maint a siâp ewyllys."
Y broblem sy'n wynebu cymhwysiad ymarferol yw nad yw dargludedd ingol yr electrolyt yn ddigon uchel. Gan na all lithiwm symud yn esmwyth, mae'n anodd rhyddhau llawer iawn o ynni ar unwaith.
Bydd y tîm ymchwil yn addasu cyfansoddiad y deunydd gyda'r nod o wella dargludedd ingol. Bu arbrofion gyda'r car datblygedig sy'n cael ei bweru gan fatri yn llwyddiannus, gan gyrraedd cyflymder uchaf o 30 cilomedr yr awr. Bydd yr ymchwilwyr yn gwneud gwelliannau ailadroddol i gynyddu'r pŵer allbwn ac yn ystyried ei osod ar gerbydau trydan pur. Byddwn hefyd yn datblygu deunyddiau cathod yn egnïol gyda dwysedd ynni uchel.
Nod y cam cyntaf yw gwireddu cymhwysiad ymarferol yn y cyflenwad pŵer o synwyryddion a therfynau y gellir eu gwisgo.
