Cov kws ua haujlwm tau tsim cov khoom sib cais uas ua kom cov roj ntsha muaj zog ua kom cov roj teeb kub tsis tshua muaj kev nyab xeeb.

Raws li kev tshaj tawm xov xwm txawv teb chaws, nano engineers ntawm University of California San Diego tau tsim lub roj teeb cais uas tuaj yeem ua qhov cuam tshuam ntawm cathode thiab anode los tiv thaiv cov roj electrolyte hauv roj teeb los ntawm vaporizing. Lub diaphragm tshiab tiv thaiv lub siab sab hauv ntawm cua daj cua dub los ntawm kev sib sau, yog li tiv thaiv lub roj teeb los ntawm o thiab tawg.

Tus thawj coj tshawb fawb, Zheng Chen, tus xibfwb ntawm nanoengineering ntawm Jacobs Lub Tsev Kawm Ntawv ntawm Engineering ntawm University of California, San Diego, tau hais tias: "Los ntawm kev ntxiab roj molecules, daim nyias nyias tuaj yeem ua tus stabilizer rau volatile electrolytes."

Cov cais tawm tshiab tuaj yeem txhim kho cov roj teeb ua haujlwm ntawm qhov kub thiab txias. Lub roj teeb ntawm tes siv lub diaphragm tuaj yeem ua haujlwm ntawm qhov kub ntawm 40 ° C, thiab lub peev xwm tuaj yeem siab li 500 milliampere teev ib gram, thaum lub roj teeb diaphragm lag luam muaj yuav luag xoom lub zog hauv qhov no. Cov kws tshawb fawb hais tias txawm tias nws yuav tsum tau tso tseg tsis siv rau ob lub hlis, lub roj teeb ntawm tes muaj peev xwm tseem siab. Qhov kev ua tau zoo no qhia tau hais tias lub diaphragm tuaj yeem txuas ntxiv lub neej cia. Qhov kev tshawb pom no tso cai rau cov kws tshawb fawb kom ua tiav lawv lub hom phiaj ntxiv: los tsim cov roj teeb uas tuaj yeem muab hluav taws xob rau cov tsheb hauv cov dej khov, xws li lub dav hlau, satellites, thiab cov nkoj hauv hiav txwv tob.

Qhov kev tshawb fawb no yog los ntawm kev tshawb fawb hauv chav kuaj ntawm Ying Shirley Meng, tus xibfwb ntawm nanoengineering ntawm University of California, San Diego. Qhov kev tshawb fawb no siv cov kua roj electrolyte tshwj xeeb los tsim lub roj teeb uas tuaj yeem tswj tau qhov kev ua tau zoo hauv ib puag ncig rho tawm 60 ° C thawj zaug. Ntawm lawv, cov roj liquefied electrolyte yog cov roj liquefied los ntawm kev siv lub siab thiab tiv taus qhov kub thiab txias dua li cov kua electrolytes.

Tab sis hom electrolyte no muaj qhov tsis xws luag; Nws yog ib qho yooj yim los hloov los ntawm cov kua rau roj. Chen tau hais tias: "Qhov teeb meem no yog qhov teeb meem kev nyab xeeb loj tshaj plaws rau cov electrolyte no." Lub siab yuav tsum tau nce ntxiv kom condense cov kua molecules thiab khaws cov electrolyte nyob rau hauv lub xeev ua kua siv cov electrolyte.

Chen lub chaw kuaj mob tau koom tes nrog Meng thiab Tod Pascal, tus xibfwb ntawm nanoengineering ntawm University of California, San Diego, los daws qhov teeb meem no. Los ntawm kev sib txuas cov kev txawj ntse ntawm cov kws paub txog kev suav xws li Pascal nrog cov kws tshawb fawb xws li Chen thiab Meng, ib txoj hauv kev tau tsim los ua kua dej vaporized electrolyte yam tsis siv lub zog ntau dhau sai. Cov neeg ua haujlwm tau hais los saum no yog koom nrog Cov Khoom Siv Tshawb Fawb Kev Tshawb Fawb thiab Engineering Center (MRSEC) ntawm University of California, San Diego.

Txoj kev no qiv los ntawm lub cev tshwm sim uas cov roj molecules condense spontaneously thaum dai rau hauv me me nano-scale qhov chaw. Qhov tshwm sim no hu ua capillary condensation, uas tuaj yeem ua rau cov pa ua kua ntawm qhov qis dua. Pab neeg tshawb fawb tau siv qhov tshwm sim no los tsim lub roj teeb cais uas tuaj yeem ua kom ruaj khov ntawm cov electrolyte hauv cov roj teeb uas tsis tshua muaj kub, cov roj liquefied roj electrolyte ua los ntawm cov roj fluoromethane. Cov kws tshawb fawb tau siv cov khoom siv crystalline ntxeem tau hu ua hlau-organic moj khaum (MOF) los tsim cov membrane. Qhov tshwj xeeb ntawm MOF yog tias nws muaj cov pores me me, uas tuaj yeem ntes cov roj fluoromethane molecules thiab condense lawv ntawm qhov qis qis. Piv txwv li, fluoromethane feem ntau shrinks ntawm rho tawm 30 ° C thiab muaj zog ntawm 118 psi; Tab sis yog siv MOF, qhov condensation siab ntawm ntxeem tau ntawm tib qhov kub thiab txias tsuas yog 11 psi.

Chen tau hais tias: "MOF no txo ​​qis lub siab xav tau rau electrolyte ua haujlwm. Yog li ntawd, peb lub roj teeb tuaj yeem muab ntau lub peev xwm ntawm qhov kub thiab txias yam tsis muaj degradation." Cov kws tshawb fawb tau sim MOF-raws li cais tawm hauv lub roj teeb lithium-ion. . Lub roj teeb lithium-ion muaj cov fluorocarbon cathode thiab lithium hlau anode. Nws tuaj yeem sau nws nrog cov pa roj fluoromethane electrolyte ntawm lub siab sab hauv ntawm 70 psi, qis dua li qhov xav tau rau liquefying fluoromethane. Lub roj teeb tseem tuaj yeem tswj tau 57% ntawm nws chav tsev kub ntawm qhov ntsuas kub ntawm 40 ° C. Nyob rau hauv sib piv, nyob rau tib lub kub thiab siab, lub hwj chim ntawm ib tug coj mus muag diaphragm roj teeb siv ib tug gaseous electrolyte uas muaj fluoromethane yuav luag xoom.

Cov micropores raws li MOF cais yog qhov tseem ceeb vim tias cov micropores tuaj yeem khaws cov electrolytes ntau ntws hauv lub roj teeb txawm tias qis dua. Kev lag luam diaphragm muaj qhov pores loj thiab tsis tuaj yeem khaws cov roj electrolyte molecules nyob rau hauv qhov txo qis. Tab sis microporosity tsis yog vim li cas lub diaphragm ua haujlwm zoo nyob rau hauv cov xwm txheej no. Lub diaphragm tsim los ntawm cov kws tshawb fawb kuj tso cai rau lub qhov hws los ua ib txoj hauv kev txuas mus ntxiv los ntawm ib qho kawg mus rau lwm qhov, yog li ua kom ntseeg tau tias lithium ions tuaj yeem ntws los ntawm lub diaphragm. Hauv kev sim, ionic conductivity ntawm lub roj teeb uas siv lub diaphragm tshiab ntawm rho tawm 40 ° C yog kaum npaug ntawm cov roj teeb uas siv cov diaphragm coj mus muag.

Chen pab neeg tam sim no tab tom sim MOF-raws li cov khoom sib cais ntawm lwm cov electrolytes. Chen tau hais tias: "Peb tau pom cov txiaj ntsig zoo sib xws. Los ntawm kev siv MOF no ua tus stabilizer, ntau yam electrolyte molecules tuaj yeem adsorbed los txhim kho roj teeb kev nyab xeeb, suav nrog cov roj teeb lithium ib txwm muaj nrog cov hluav taws xob tsis zoo."