Ua hoʻomohala ka poʻe ʻenekinia i kahi mea hoʻokaʻawale e hoʻopaʻa i nā electrolytes kinoea e hoʻopōmaikaʻi i nā ʻeke wela haʻahaʻa haʻahaʻa.

Wahi a nā hōʻike hoʻolaha haole, ua hoʻomohala nā ʻenekini nano ma ke Kulanui o Kaleponi San Diego i kahi mea hoʻokaʻawale pākaukau e hiki ke hana ma ke ʻano he pale ma waena o ka cathode a me ka anode e pale ai i ka electrolyte kinoea i loko o ka pā mai ka vaporizing. Ke pale nei ka diaphragm hou i ke kaomi o loko o ka ʻino mai ka hōʻiliʻili ʻana, no laila e pale ai i ka pehu a pahū ka pā.

ʻO ke alakaʻi noiʻi, ʻo Zheng Chen, ke kaukaʻi o ka nanoengineering ma ke kula ʻo Jacobs School of Engineering ma ke Kulanui o Kaleponi, San Diego, i ʻōlelo ʻia: "Ma ka hoʻopaʻa ʻana i nā molekala kinoea, hiki i ka membrane ke hana i mea hoʻopaʻa no nā electrolytes volatile."

Hiki i ka mea hoʻokaʻawale hou ke hoʻomaikaʻi i ka hana pākaukau ma nā wela haʻahaʻa haʻahaʻa. Hiki ke hoʻohana ʻia ke kelepona pākaukau e hoʻohana ana i ka diaphragm ma ka liʻiliʻi o 40 ° C, a hiki ke kiʻekiʻe ke kiʻekiʻe e like me 500 milliampere hola no ka gram, ʻoiai ʻo ka pākaukau diaphragm pāʻoihana he aneane ʻole ka mana i kēia hihia. Wahi a ka poʻe noiʻi, ʻoiai ʻaʻole i hoʻohana ʻia no ʻelua mahina, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka nui o ke kelepona. Hōʻike kēia hana i hiki i ka diaphragm ke hoʻolōʻihi i ke ola mālama. ʻO kēia ʻike e hiki ai i nā mea noiʻi ke hoʻokō hou aʻe i kā lākou pahuhopu: e hana i nā pila e hiki ai ke hāʻawi i ka uila no nā kaʻa i nā wahi hau hau, e like me nā mokulele, nā satelite, a me nā moku kai hohonu.

Hoʻokumu ʻia kēia noiʻi ma kahi noiʻi ma ka hale hana o Ying Shirley Meng, ke kaukaʻi o nanoengineering ma ke Kulanui o Kaleponi, San Diego. Ke hoʻohana nei kēia noiʻi i kahi electrolyte kinoea wai wai e hoʻomohala i kahi pākaukau e hiki ke mālama i ka hana maikaʻi ma kahi kaiapuni ma lalo o 60°C no ka manawa mua. Ma waena o lākou, ʻo ka liquefied gas electrolyte he kinoea i hoʻoheheʻe ʻia e ka hoʻopili ʻana i ke kaomi a ʻoi aku ke kūpaʻa i nā haʻahaʻa haʻahaʻa ma mua o nā electrolytes wai maʻamau.

Akā he hemahema kēia ʻano electrolyte; maʻalahi ke hoʻololi mai ka wai a i ke kinoea. Ua ʻōlelo ʻo Chen: "ʻO kēia pilikia ka pilikia palekana nui loa no kēia electrolyte." Pono e hoʻonui ʻia ke kaomi e hoʻopaʻa i nā molekole wai a mālama i ka electrolyte i kahi kūlana wai e hoʻohana ai i ka electrolyte.

Ua hui pū ka hale hana ʻo Chen me Meng lāua ʻo Tod Pascal, ke kaukaʻi o nanoengineering ma ke Kulanui o Kaleponi, San Diego, e hoʻoponopono i kēia pilikia. Ma ka hoʻohui ʻana i ka ʻike o ka poʻe loea helu e like me Pascal me nā mea noiʻi e like me Chen a me Meng, ua hoʻomohala ʻia kahi ala e hoʻoheheʻe ai i ka electrolyte i hoʻoheheʻe ʻia me ka ʻole o ka hoʻohana wikiwiki ʻana. Pili nā limahana i ʻōlelo ʻia ma luna nei me ka Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC) o ke Kulanui o Kaleponi, San Diego.

ʻAi ʻia kēia ʻano hana mai kahi hanana kino kahi e hoʻopuʻu ai nā molekala kinoea i ka wā e paʻa ai i loko o nā ākea nano-scale liʻiliʻi. Kapa ʻia kēia ʻano he condensation capillary, hiki ke hoʻolilo i ke kinoea i ka wai ma ke kaomi haʻahaʻa. Ua hoʻohana ka hui noiʻi i kēia ʻano hana e kūkulu i kahi mea hoʻokaʻawale pākaukau e hiki ke hoʻopaʻa i ka electrolyte i nā ʻeke wela haʻahaʻa haʻahaʻa, kahi electrolyte kinoea wai i hana ʻia me ke kinoea fluoromethane. Ua hoʻohana ka poʻe noiʻi i kahi mea porous crystalline i kapa ʻia he metal-organic framework (MOF) e hana i ka membrane. ʻO ka mea kūʻokoʻa e pili ana i ka MOF, ʻo ia ka piha i nā pores liʻiliʻi, hiki ke hoʻopaʻa i nā molekole kinoea fluoromethane a hoʻomāmā iā lākou ma ke kaomi haʻahaʻa. No ka laʻana, emi maʻamau ka fluoromethane ma lalo o 30°C a he 118 psi kona ikaika; akā inā hoʻohana ʻia ʻo MOF, ʻo ke kaomi condensation o ka porous ma ka mahana like he 11 psi wale nō.

Ua'ōleloʻo Chen: "ʻO kēia MOF ka mea e ho'ēmi nui ai i ke kaomi e pono ai ka electrolyte e hana. No laila, hiki i kā mākou pākaukau ke hāʻawi i ka nui o ka mana ma nā haʻahaʻa haʻahaʻa me ka hoʻohaʻahaʻaʻole." Ua ho'āʻo nā mea noiʻi i kahi mea hoʻokaʻawale MOF i loko o kahi pākaukau lithium-ion. . Aia ka pākaukau lithium-ion me kahi cathode fluorocarbon a me kahi anode metala lithium. Hiki iā ia ke hoʻopiha iā ia me ke kinoea fluoromethane electrolyte ma ke kaomi kūloko o 70 psi, ʻoi aku ka haʻahaʻa ma mua o ke kaomi e pono ai no ka liquefying fluoromethane. Hiki i ka pākaukau ke mālama i 57% o kona hiki ke wela o ka lumi ma lalo o 40°C. ʻO ka ʻokoʻa, ma ka mahana like a me ke kaomi, ʻaneʻane ʻaʻole ka mana o kahi pākahiko diaphragm pāʻoihana e hoʻohana ana i kahi electrolyte kinoea i loaʻa ka fluoromethane.

ʻO nā micropores i hoʻokumu ʻia ma ka MOF separator ke kī no ka mea hiki i kēia mau micropores ke mālama i nā electrolytes e kahe ana i loko o ka pā ma lalo o ke kaomi hoʻemi ʻana. He pores nui ka diaphragm pāʻoihana a ʻaʻole hiki ke hoʻopaʻa i nā molekole electrolyte kinoea ma lalo o ke kaomi hoʻemi. Akā ʻaʻole ʻo microporosity wale nō ke kumu e hana maikaʻi ai ka diaphragm ma lalo o kēia mau kūlana. ʻO ka diaphragm i hoʻolālā ʻia e ka poʻe noiʻi e hiki ai i nā pores ke hana i kahi ala mau mai kekahi ʻaoʻao a i kekahi, e hōʻoiaʻiʻo ai e hiki ke kahe wale nā ​​lithium ion ma o ka diaphragm. I ka hoʻāʻo ʻana, ʻo ka conductivity ionic o ka pākaukau me ka hoʻohana ʻana i ka diaphragm hou ma ka liʻiliʻi o 40°C he ʻumi mau manawa ma mua o ka pākaukau e hoʻohana ana i ka diaphragm kalepa.

Ke hoʻāʻo nei ka hui o Chen i nā mea hoʻokaʻawale e pili ana i ka MOF ma nā electrolytes ʻē aʻe. Ua ʻōlelo ʻo Chen: "Ua ʻike mākou i nā hopena like. Ma ka hoʻohana ʻana i kēia MOF ma ke ʻano he stabilizer, hiki ke hoʻopili ʻia nā molekole electrolyte like ʻole e hoʻomaikaʻi i ka palekana o ka pākaukau, me nā pā lithium maʻamau me nā electrolytes volatile."