Çip texnologiyası elektrikli avtomobil batareyalarına tətbiq edildi
Tədqiqatçılar batareyanın doldurulması zamanı litiumun bərabər şəkildə toplanmasına kömək edən mis cərəyan toplayıcısı hazırlamaq üçün yarımkeçirici sənayesindəki nanoölçülü istehsal üsullarından istifadə ediblər.
AFN.az xəbər verir ki, bu texnologiya elektrikli avtomobil batareyalarının daha uzunömürlü və yüngül olmasına imkan verə bilər.
Elektrikli avtomobillər batareyaları daha da böyümədən və ağırlaşmadan daha çox enerji saxlaya bildiyi təqdirdə bir dəfə doldurulmaqla daha uzaq məsafə qət edə biləcək.
Anodsuz batareya kimi tanınan perspektivli alternativ doldurulma zamanı normalda litiumu saxlayan qrafit kimi materialları aradan qaldıraraq çəki və yerə qənaət edir.
Litium bunun əvəzinə birbaşa nazik mis folqa üzərində toplanır. Lakin təkrar doldurma və boşaltma prosesləri litiumun dendrit adlanan iti, budaqlanan çıxıntılar şəklində nizamsız şəkildə toplanmasına səbəb ola bilər.
Litiumun üzərindəki qoruyucu təbəqə də qeyri-sabit hala gələrək batareyanın performansını aşağı salır və ömrünü qısaldır.
Cənubi Koreyadakı tədqiqatçılar bu batareyaların daha uzun müddət işləməsinə kömək etmək üçün yarımkeçirici sənayesindəki dəqiq istehsal texnikalarını prosesə daxil ediblər.
Koreya Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (KAIST) tərəfindən açıqlanan üsul litiumu mis folqa üzərində daha bərabər şəkildə paylayan mikroskopik strukturları istifadə zamanı dayanıqlı qoruyucu təbəqənin yaranmasına kömək edən ultra nazik örtüklə birləşdirir.
Batareyanın ömrünü uzatmağa yönəlmiş əvvəlki bəzi cəhdlər işləmə zamanı itirilən litiumun əvəzini çıxarmaq üçün əlavə litium əlavə edilməsini və ya səthin qalın qoruyucu təbəqə ilə örtülməsini nəzərdə tuturdu. Hər iki yanaşma batareyanı daha ağır və qalın hala gətirərək anodsuz dizaynların təqdim etməsi gözlənilən ölçü və çəki üstünlüklərini aradan qaldırır.
KAIST Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Bölməsindən professor Jinwoo Lee bu araşdırmanın yarımkeçirici istehsalında istifadə edilən ultra nazik istehsal texnikalarının kütləvi elektrolit formulunu dəyişdirmədən və ya əlavə litium əlavə etmədən litiumun toplanması üçün həm vahid sahələrin, həm də sabit qoruyucu təbəqənin necə yaradıla biləcəyini göstərdiyini bildirib.
Lee araşdırmanı KAIST-dən professor Hee-Tae Jung, Kyungpook Milli Universiteti və Milli NanoFab Mərkəzindən tədqiqatçılarla birlikdə aparıb. Lee texnologiyanın yüksək enerjili anodsuz batareyaların kommersiyalaşdırılmasını sürətləndirməyə kömək edəcəyini gözlədiyini bildirib.
Komanda mis folqanı son dərəcə nazik təbəqələr şəklində istehsal edilən ikiölçülü material olan MXene ilə təxminən 10 nanometr qalınlığında örtüb. Hazır qoruyucu baryer kimi fəaliyyət göstərmək əvəzinə MXene batareya işləyərkən bu baryerin yaranması üçün lazım olan komponentləri toplayan astar rolunu oynayır.
Araşdırmada batareyanın daxilində yüklü hissəcikləri daşıyan material olan LiPF6 əsaslı elektrolitdə MXene səthinin litium flüoridlə zəngin qoruyucu təbəqənin yaranmasını təşviq etdiyi müəyyən edilib. Bu təbəqə litium və elektrolit arasındakı arzuolunmaz reaksiyaları azaldarkən eyni zamanda dendritlərin böyüməsinin də qarşısını alıb.
Tədqiqatçılar litiumun örtüyün altındakı mis üzərində necə toplanacağını idarə etmək üçün yarımkeçirici istehsalında dəqiq mikroemal üçün istifadə edilən ikincili püskürtmə litografiyası (SSL) üsulundan istifadə ediblər.
Onlar mövcud səth sahəsini düz mis folqanın təxminən dörd qatına qədər artıran, hər birinin diametri təxminən 300 nanometr və hündürlüyü 150 nanometr olan bir sıra mikroskopik borular yaradıblar.
Daha çox səthin mövcud olması ilə litium təcrid olunmuş nöqtələrdə toplanaraq iti çıxıntılar şəklində böyümək əvəzinə yayıla bilib.
Tədqiqatçılar elektrod səthlərini və kəsiklərini havaya məruz qalmanı minimuma endirməklə araşdırıb və MXene boyunca nanoölçülü qoruyucu təbəqənin vahid şəkildə yarandığını təsdiqləyiblər.
Onlar təbəqənin kimyəvi tərkibini və strukturunu araşdırmaq üçün rentgen fotoelektron spektroskopiyası (XPS), uçuş vaxtlı ikincili ion kütlə spektrometriyası (ToF-SIMS) və keçirici elektron mikroskopu (TEM) kimi üsullardan istifadə edərək təbəqənin yaranmasının arxasındakı mexanizmi də müəyyənləşdiriblər.
Ortaya çıxan qoruma çox az əlavə çəki və ya həcm hesabına batareyanın ömrünü uzatmağa kömək edərək elektrikli avtomobillər üçün daha kiçik və yüngül batareyaların istehsalı məqsədini dəstəkləyir.
