Ny injeniera dia namolavola separator izay mampitombina ny elektrôlôly misy gazy mba hahatonga ny bateria ambany hafanana ho azo antoka kokoa.

Araka ny tatitry ny fampahalalam-baovao vahiny, ny injeniera nano ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia San Diego dia namolavola mpanasaraka bateria izay afaka miasa ho toy ny sakana eo amin'ny cathode sy anode mba hisorohana ny elektrôlôta misy gazy ao amin'ny batterie tsy ho etona. Ny diaphragm vaovao dia manakana ny fanerena anatiny amin'ny tafio-drivotra tsy hiangona, ka manakana ny bateria tsy hivonto sy hipoaka.

Ny mpitarika ny fikarohana, Zheng Chen, profesora momba ny nanoengineering ao amin'ny Jacobs School of Engineering ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia, San Diego, dia nilaza hoe: "Amin'ny famandrihan'ny molekiola entona, ny membrane dia afaka miasa ho toy ny stabilizer ho an'ny electrolytes miovaova."

Ny separator vaovao dia afaka manatsara ny fahombiazan'ny bateria amin'ny hafanana ambany indrindra. Ny selan'ny bateria mampiasa ny diaphragm dia afaka miasa amin'ny minus 40 ° C, ary ny fahafaha-manao dia mety ho 500 milliampere ora isaky ny grama, raha ny bateria diaphragm ara-barotra dia manana hery saika aotra amin'ity tranga ity. Nilaza ny mpikaroka fa na avela tsy ampiasaina mandritra ny roa volana aza izy io, dia mbola ambony ihany ny fahafahan’ny selan’ny bateria. Ity fampisehoana ity dia mampiseho fa ny diaphragm dia afaka manitatra ny androm-pitehirizana ihany koa. Ity fikarohana ity dia ahafahan'ny mpikaroka hahatratra ny tanjony bebe kokoa: hamokatra bateria afaka manome herinaratra ho an'ny fiara amin'ny tontolo mangatsiaka, toy ny sambon-danitra, zanabolana ary sambo ranomasina lalina.

Ity fikarohana ity dia mifototra amin'ny fanadihadiana iray tao amin'ny laboratoara Ying Shirley Meng, profesora momba ny nanoengineering ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia, San Diego. Ity fikarohana ity dia mampiasa elektrôlôta entona liquefied manokana mba hamoronana batterie iray izay afaka mitazona fahombiazana tsara amin'ny tontolo manodidina ny 60 ° C voalohany. Anisan'izany, ny elektrôlôta entona liquefied dia gazy izay mikoriana amin'ny alàlan'ny fanerena ary mahatohitra kokoa ny mari-pana ambany noho ny electrolytes ranon-javatra mahazatra.

Misy kilema anefa io karazana electrolyte io; mora ny miova avy amin'ny ranoka ho entona. Hoy i Chen: "Ity olana ity no olana lehibe indrindra amin'ny fiarovana amin'ity electrolyte ity." Mila ampitomboina ny fanerena mba hampitony ny molekiolan'ny ranoka sy hitazonana ny elektrôlôta amin'ny toetry ny rano mba hampiasana ny electrolyte.

Niara-niasa tamin'i Meng sy Tod Pascal, mpampianatra momba ny nanoengineering ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia, San Diego, ny laboratoara Chen mba hamahana ity olana ity. Amin'ny fampifangaroana ny fahaizan'ireo manampahaizana momba ny informatika toa an'i Pascal miaraka amin'ny mpikaroka toa an'i Chen sy Meng, dia nisy fomba iray novolavolaina mba hanalefahana ny elektrôlôta etona tsy misy fanerena be loatra. Ireo mpiasa voalaza etsy ambony dia mifandray amin'ny Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC) ao amin'ny University of California, San Diego.

Ity fomba ity dia mindrana avy amin'ny trangan-javatra ara-batana izay mahatonga ny molekiola entona mivonto ho azy rehefa voafandrika ao anaty habaka kely nano. Io trangan-javatra io dia antsoina hoe condensation capillary, izay mety hahatonga ny entona ho ranoka amin'ny tsindry ambany. Nampiasa an'io tranga io ny ekipan'ny mpikaroka mba hananganana fanasarahana bateria izay afaka mampitombina ny electrolyte amin'ny bateria ambany indrindra amin'ny mari-pana, electrolyte entona liquefied vita amin'ny entona fluoromethane. Nampiasa fitaovana kristaly porous antsoina hoe metal-organic framework (MOF) ny mpikaroka mba hamoronana ny membrane. Ny zavatra tokana momba ny MOF dia feno pores kely izy io, izay afaka mamandrika molekiola entona fluoromethane ary mameno azy ireo amin'ny tsindry somary ambany. Ohatra, ny fluoromethane matetika dia mihena amin'ny minus 30 ° C ary manana hery 118 psi; fa raha MOF no ampiasaina dia 11 psi ihany ny fanerena condensation ny porous amin'ny hafanana mitovy.

Hoy i Chen: "Ity MOF ity dia mampihena be ny tsindry ilaina amin'ny fiasan'ny electrolyte. Noho izany, ny bateria dia afaka manome fahafaha-manao be dia be amin'ny hafanana ambany tsy misy fahasimbana. " Ny mpikaroka dia nanandrana fisintahana miorina amin'ny MOF amin'ny bateria lithium-ion. . Ny bateria lithium-ion dia misy cathode fluorocarbon ary anode metaly lithium. Afaka mameno izany amin'ny entona fluoromethane electrolyte amin'ny tsindry anatiny ny 70 psi, ambany lavitra noho ny fanerena ilaina amin'ny liquefying fluoromethane. Ny bateria dia mbola afaka mitazona 57% amin'ny fahafahan'ny mari-pana ao amin'ny efitrano ao amin'ny minus 40°C. Mifanohitra amin'izany kosa, amin'ny mari-pana sy fanerena mitovy, ny herin'ny bateria diaphragm ara-barotra mampiasa electrolyte misy entona misy fluoromethane dia saika aotra.

Ny micropores mifototra amin'ny separator MOF no fanalahidy satria ireo micropores ireo dia afaka mitazona electrolytes bebe kokoa mikoriana ao amin'ny bateria na dia eo ambany tsindry aza. Ny diaphragm ara-barotra dia manana mason-koditra lehibe ary tsy afaka mitazona molekiola elektrôlôta gazy amin'ny tsindry mihena. Saingy tsy ny microporosity ihany no antony mahatonga ny diaphragm miasa tsara ao anatin'ireo fepetra ireo. Ny diaphragm novolavolain'ny mpikaroka koa dia mamela ny pores hamorona lalana mitohy avy amin'ny tendrony iray mankany amin'ny iray hafa, ka manome antoka fa afaka mikoriana malalaka amin'ny diaphragm ny litium ion. Ao amin'ny fitsapana, ny conductivity ionic amin'ny bateria mampiasa ny diaphragm vaovao amin'ny minus 40 ° C dia avo folo heny noho ny an'ny bateria mampiasa diaphragm ara-barotra.

Ny ekipan'i Chen amin'izao fotoana izao dia manao fitiliana ny separateur miorina amin'ny MOF amin'ny electrolytes hafa. Hoy i Chen: "Nahita vokatra mitovy amin'izany izahay. Amin'ny fampiasana ity MOF ity ho toy ny stabilizer, ny molekiola electrolyte isan-karazany dia azo amboarina mba hanatsarana ny fiarovana ny batterie, anisan'izany ny batteries lithium nentim-paharazana miaraka amin'ny electrolytes mivaingana. "