Endezyaran veqetandinek çêkiriye ku elektrolîtên gazê stabîl dike da ku bataryayên germahiya pir kêm ewledartir bike.

Li gorî nûçeyên medyaya biyanî, endezyarên nano li zanîngeha California San Diego veqetandina pîlê ku dikare wekî astengiyek di navbera katod û anodê de bixebite da ku pêşî li vaporkirina elektrolîta gazê ya di pîlê de bigire. Diafragmaya nû nahêle ku zexta hundurîn a bahozê kom bibe, bi vî rengî rê li ber werimandin û teqandina pîlê digire.

Serokê lêkolînê, Zheng Chen, profesorê nanoendezyariyê li Dibistana Endezyariyê ya Jacobs li Zanîngeha Kalîforniyayê, San Diego, got: "Bi girtina molekulên gazê, parzûn dikare wekî stabîlîzkerek ji bo elektrolîtên hilbar tevbigere."

Veqetînera nû dikare performansa batterê di germahiyên pir kêm de baştir bike. Hucreya pîlê ku diafragmayê bikar tîne dikare di kêmasî 40 ° C de bixebite, û kapasîteyê dikare bi qasî 500 mîlîamper saetan serê gram be, dema ku pîlê diafragmaya bazirganî di vê rewşê de hêza hema hema sifir e. Lêkolîner dibêjin ku her çend du meh bê bikaranîn jî kapasîteya şaneya bataryayê zêde ye. Ev performans destnîşan dike ku diafragm dikare jiyana hilanînê jî dirêj bike. Ev vedîtin rê dide lêkolîneran ku bêtir bigihîjin armanca xwe: hilberîna bataryayên ku dikarin elektrîkê ji wesayîtan re li hawîrdorên qeşayî peyda bikin, wek keştiyên fezayê, satelaytan û keştiyên deryaya kûr.

Ev lêkolîn li ser bingeha lêkolînek di laboratûara Ying Shirley Meng, profesorê nanoengineering li Zanîngeha California, San Diego de ye. Vê lêkolînê elektrolîtek gaza şilkirî ya taybetî bikar tîne da ku pîlêyek pêş bixe ku dikare yekem car li hawîrdorek kêm 60 °C performansa baş bidomîne. Di nav wan de, elektrolîta gaza şilkirî gazek e ku bi sepandina zextê şil dibe û ji elektrolîtên şil ên kevneşopî li hember germahiyên nizm berxwedêrtir e.

Lê ev celeb elektrolît xwedî kêmasiyek e; guherandina ji şilek bo gazê hêsan e. Chen got: "Ev pirsgirêk ji bo vê elektrolîtê pirsgirêka herî mezin a ewlehiyê ye." Pêdivî ye ku zext were zêdekirin da ku molekulên şilê biqelişe û elektrolît di rewşek şil de bimîne da ku elektrolîtê bikar bîne.

Laboratoriya Chen bi Meng û Tod Pascal, profesorê nanoengineering li Zanîngeha California, San Diego re hevkarî kir ku vê pirsgirêkê çareser bike. Bi berhevkirina pisporiya pisporên hesabkeriyê yên wekî Pascal bi lêkolînerên wekî Chen û Meng re, rêbazek hate pêşve xistin ku elektrolîta vaporkirî bê sepandina zêde zû zû zû şil bike. Karmendên ku li jor hatine behs kirin bi Navenda Zanist û Endezyariyê ya Lêkolîna Materyal (MRSEC) ya Zanîngeha California, San Diego ve girêdayî ne.

Ev rêbaz ji diyardeyeke fizîkî werdigire ku tê de molekulên gazê dema ku di nav deverên piçûk ên nano-pîvana piçûk de têne girtin bi xweber diqewimin. Ji vê diyardeyê re kondensasyona kapîlar tê gotin, ku dikare gazê bi zextek kêmtir şil bike. Tîma lêkolînê ev diyardeyê bikar anî da ku veqetînerek bataryayê ava bike ku dikare elektrolîtê di bataryayên germahiya pir nizm de aram bike, elektrolîtek gaza şilkirî ya ku ji gaza fluorometanê hatî çêkirin. Lekolînwanan materyalek krîstalî ya porez bi navê çarçoweya metal-organîk (MOF) bikar anîn da ku membranê çêbikin. Tişta bêhempa di derbarê MOF de ev e ku ew tijî porên piçûk e, ku dikare molekulên gaza fluoromethane bigire û wan di tansiyona nizm de biteqîne. Mînakî, fluoromethane bi gelemperî di 30°C de kêm dibe û hêza wê 118 psi ye; lê heke MOF were bikar anîn, zexta kondensasyona porê di heman germahiyê de tenê 11 psi ye.

Chen wiha got: "Ev MOF zexta ku ji bo karkirina elektrolîtê hewce dike bi girîngî kêm dike. Ji ber vê yekê, pîlê me dikare di germahiyên nizm de bêyî xerabûnê de kapasîteya mezin peyda bike." Lekolînwanan di pîlê lîtium-îon de veqetînerek li ser bingeha MOF ceriband. . Pîlê litium-ion ji katodek fluorocarbon û anodek metalê ya lîtiumê pêk tê. Ew dikare wê bi elektrolîtek fluorometan a gazê ya bi zexta hundurîn a 70 psi tije bike, ji zexta ku ji bo şilkirina florometanê hewce dike pir kêmtir e. Pîlê hê jî dikare %57 ji kapasîteya germahiya jûreya xwe di kêmasî 40°C de biparêze. Berevajî vê, di heman germahî û zextê de, hêza bataryayek diafragmaya bazirganî ya ku elektrolîtek gazê ya ku fluoromethane dihewîne bikar tîne hema hema sifir e.

Mîkroporên ku li ser veqetandina MOF-ê têne bingehîn girîng in ji ber ku ev mîkropor dikarin di bin zexta kêmbûyî de jî bêtir elektrolîtên di pîlê de diherikin. Diafragma bazirganî xwedan porên mezin e û nikare molekulên elektrolîtê yên gazê di bin zexta kêmbûyî de bigire. Lê mîkroporozî ne tenê sedem e ku diafragma di van şertan de baş dixebite. Diafragma ku ji hêla lêkolîneran ve hatî sêwirandin di heman demê de dihêle ku poran rêyek domdar ji yek heya dawiya din ava bikin, bi vî rengî piştrast dike ku îyonên lîtiumê dikarin bi azadî di nav diafragmê de biherikin. Di îmtîhanê de, gihandina îyonî ya pîlê ya ku diyafragmaya nû di 40 °C de kêm dike deh qat ji ya pîlê ya ku diafragmaya bazirganî bikar tîne ye.

Tîma Chen niha li ser elektrolîtên din veqetînerên MOF-ê diceribîne. Chen wiha got: "Me bandorên bi vî rengî dîtin. Bi karanîna vê MOF-ê wekî stabîlîzker, molekulên elektrolîtê yên cihêreng dikarin werin vegirtin da ku ewlehiya pîlê baştir bikin, di nav de pîlên kevneşopî yên lîtiumê yên bi elektrolîtên hilbar jî hene."