रबरले परम्परागत सामग्रीहरू प्रतिस्थापन गर्ने अपेक्षा गरिएको छ जुन ठोस-स्टेट ब्याट्रीहरूको अर्को पुस्ताको लागि मुख्य सामग्री बन्न सक्छ

विद्युतीय सवारी साधनहरू (EVs) मूलधारमा जानका लागि, उनीहरूलाई लागत-प्रभावी, सुरक्षित र लामो समयसम्म चल्ने ब्याट्रीहरू चाहिन्छ जसले प्रयोगको क्रममा विस्फोट वा वातावरणलाई हानि गर्दैन। जर्जिया इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजीका अन्वेषकहरूले परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि आशाजनक विकल्प फेला पारेका हुन सक्छन्:रबर.

इलास्टोमरहरू, वा सिंथेटिक रबर, उपभोक्ता उत्पादनहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ र तिनीहरूको उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरूको कारण पहिरन योग्य इलेक्ट्रोनिक्स र सफ्ट रोबोटहरू जस्ता उन्नत प्रविधिहरूमा प्रयोग गरिन्छ। शोधकर्ताहरूले पत्ता लगाए कि जब सामग्रीलाई थ्रीडी संरचनामा बनाइन्छ, यसले छिटो लिथियम आयन यातायातको लागि सुपर हाइवेको रूपमा काम गर्दछ, उच्च मेकानिकल कठोरताको साथ जसले ब्याट्रीहरूलाई लामो समयसम्म चार्ज गर्न र टाढा जान अनुमति दिन्छ। यो अनुसन्धान कोरिया एडभान्स्ड इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजीसँगको सहकार्यमा गरिएको थियो र नेचर जर्नलमा प्रकाशित छ।

परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीमा, आयनहरू तरल इलेक्ट्रोलाइटद्वारा सारिन्छन्। यद्यपि, त्यस्ता ब्याट्रीहरू स्वाभाविक रूपमा अस्थिर हुन्छन्: थोरै क्षतिले पनि इलेक्ट्रोलाइटहरूमा चुहावट हुन सक्छ, जसले विस्फोट वा आगो निम्त्याउन सक्छ। सुरक्षा चिन्ताहरूले उद्योगलाई ठोस-स्टेट ब्याट्रीहरूमा ध्यान केन्द्रित गर्न बाध्य पारेको छ, जुन अकार्बनिक सिरेमिक सामग्री वा जैविक पोलिमरहरू प्रयोग गरेर बनाउन सकिन्छ।
"धेरैजसो उद्योगहरू अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइटहरू निर्माणमा केन्द्रित छन्। तर तिनीहरू बनाउन गाह्रो, महँगो र वातावरणमैत्री छैनन्," जर्ज डब्ल्यू वुड्रफ स्कूल अफ मेकानिकल इन्जिनियरिङका एसोसिएट प्रोफेसर सेउङ वू ली भन्छन्। जसले रबरमा आधारित अर्गानिक पोलिमर अन्य सामग्रीभन्दा उत्कृष्ट फेला पार्यो। ठोस पोलिमर इलेक्ट्रोलाइटहरूले उनीहरूको कम उत्पादन लागत, गैर-विषाक्त र नरम गुणहरूको कारणले ठूलो चासो आकर्षित गर्न जारी राख्छ। यद्यपि, परम्परागत पोलिमर इलेक्ट्रोलाइटहरूमा ठोस अवस्था ब्याट्रीहरूको भरपर्दो सञ्चालन सुनिश्चित गर्न पर्याप्त आयनिक चालकता र मेकानिकल स्थिरता हुँदैन।
उपन्यास 3d डिजाइनले ऊर्जा घनत्व र प्रदर्शनमा छलांग ल्याउँछ
जर्जिया टेक इन्जिनियरहरू प्रयोग गरियोरबरसामान्य समस्याहरू समाधान गर्न इलेक्ट्रोलाइटहरू (ढिलो लिथियम आयन यातायात र कमजोर मेकानिकल गुणहरू)। मुख्य सफलता भनेको सामग्रीहरूलाई त्रि-आयामी (3D) अन्तरसम्बन्धित प्लास्टिक क्रिस्टलीय चरणहरू खडा रबर म्याट्रिक्समा बनाउन अनुमति दिनु थियो। यो अद्वितीय संरचनाले उच्च आयनिक चालकता, उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरू र इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता ल्याउँछ।
रबर इलेक्ट्रोलाइट कम तापक्रममा साधारण पोलिमराइजेशन प्रक्रिया प्रयोग गरेर बनाउन सकिन्छ जसले इलेक्ट्रोड सतहमा फर्म र चिल्लो इन्टरफेस उत्पादन गर्दछ। रबर इलेक्ट्रोलाइटका यी अद्वितीय गुणहरूले लिथियम डेन्ड्राइटको वृद्धिलाई रोक्छ र आयनहरूको द्रुत गतिलाई अनुमति दिन्छ, ठोस राज्य ब्याट्रीहरूलाई कोठाको तापक्रममा पनि भरपर्दो रूपमा सञ्चालन गर्न सक्षम पार्छ।
रबर, यसको उच्च मेकानिकल गुणहरूको लागि जताततै प्रयोग गरिन्छ, यसले हामीलाई सस्तो, थप भरपर्दो र सुरक्षित ब्याट्रीहरू बनाउन सक्षम बनाउँछ। उच्च आयन चालकता भनेको तपाईले एकै समयमा धेरै आयनहरू सार्न सक्नुहुन्छ, र यी ब्याट्रीहरूको विशिष्ट ऊर्जा र ऊर्जा घनत्व बढाएर, तपाईले विद्युतीय सवारीको दायरा बढाउन सक्नुहुन्छ।

अन्वेषकहरूले अब ब्याट्रीको कार्यसम्पादन सुधार गर्ने, यसको साइकल समय बढाउने र राम्रो आयनिक चालकता मार्फत चार्ज गर्ने समय घटाउने तरिकाहरूमा काम गरिरहेका छन्। अहिलेसम्म, तिनीहरूको प्रयासले ब्याट्री कार्यसम्पादन/साइकल टाइममा दुईवटा सुधार गरेको छ।

यस कार्यले जर्जियाको प्रतिष्ठालाई विद्युतीय सवारी साधनका लागि नवप्रवर्तन केन्द्रको रूपमा बढाउन सक्छ। SK Innovation, एक विश्वव्यापी ऊर्जा र पेट्रोकेमिकल कम्पनीले, परम्परागत लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू भन्दा सुरक्षित र अधिक ऊर्जा-गहन हुने अर्को पुस्ताको ठोस-राज्य ब्याट्रीहरू निर्माण गर्न संस्थानसँग चलिरहेको सहकार्यको भागको रूपमा इलेक्ट्रोलाइट सामग्रीहरूमा थप अनुसन्धानलाई आर्थिक सहयोग गरिरहेको छ। SK Innovation ले भर्खरै वाणिज्य, जर्जियामा नयाँ इलेक्ट्रिक वाहन ब्याट्री प्लान्ट निर्माण गर्ने घोषणा गरेको छ, जसले २०२३ सम्ममा प्रति वर्ष २१.५ गिगावाट घण्टा लिथियम-आयन ब्याट्री उत्पादन गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।
सबै-ठोस-स्टेट ब्याट्रीहरूले विद्युतीय सवारीहरूको माइलेज र सुरक्षामा धेरै सुधार गर्न सक्छ। SK Innovation लगायत छिटो-बढ्दो ब्याट्री कम्पनीहरूले सबै-ठोस-स्टेट ब्याट्रीहरूको व्यावसायीकरणलाई इभ मार्केटको लागि गेम चेन्जरको रूपमा हेर्छन्। एसके इनोभेसनको नेक्स्ट जेनेरेसन ब्याट्री रिसर्च सेन्टरका निर्देशक क्योङवान चोईले भने: "एसके इनोभेसन र जर्जिया इन्स्टिच्युटका प्रोफेसर सेउङ वू लीसँगको सहकार्यमा चलिरहेको परियोजना मार्फत सबै-ठोस-राज्य ब्याट्रीहरूको द्रुत प्रयोग र व्यावसायीकरणको लागि उच्च आशाहरू छन्। प्रविधिको।"