Yangi energiyali elektr transport vositalari va elektrosamolyotlarning jadal rivojlanishi bilan ikkalasida ham kengaytirilgan haydash masofasiga bo'lgan talab energiya{0}}zich lityum{1}}batareyalariga (LIB) tobora ko'proq bog'liq.

Yangi energiya elektr transport vositalari va elektrosamolyotlarning jadal rivojlanishi bilan ikkalasida ham kengaytirilgan haydash masofasiga bo'lgan talab energiya{0}}zich lityum-batareyalariga (LIB) ko'proq bog'liq.

Hozirgi vaqtda an'anaviy suyuq batareyalarda gözenekli elektrod ichidagi Li + ionlarining samarali transport yo'lining uzunligi juda muhimdir. Bu uzunlik mintaqaviy yuk bilan ortib boradi, bu esa tez{2}}zaryadlash unumdorligini bevosita cheklaydi. Sanoatda turli strategiyalar taklif qilingan, ular orasida elektrodni yupqalash tezligi ish faoliyatini yaxshilashning asosiy usullaridan biridir, ammo bu usul batareya quvvati zichligi narxiga to'g'ri keladi.

Batareyalarning yakuniy maqsadi sifatida-qattiq holatdagi batareyalar unumdorlik va narxdan tashqari qiyinchiliklarga duch keladi; eng katta to'siqlardan biri lityum dendrit hosil bo'lish muammosini hal qilishdir. Lityum metall batareyalar uchun eng istiqbolli anod materialidir, ammo dendritning o'sishi, lityumning yuqori reaktivligi va hajmning kengayishi lityum metall batareyalar uchun xavfsizlik uchun xavf tug'diradi va qayta zaryadlanuvchi batareyalarda lityum metall anodlarning amaliy qo'llanilishiga to'sqinlik qiladi.

Ushbu ikkala asosiy og'riq nuqtalari hozirda bir xil yechimga ishora qiladi: ko'pikli mis. Ko'pikli mis, 3D mis sifatida ham tanilgan, ko'plab noyob xususiyatlar va afzalliklarga ega bo'lgan yangi batareya materialidir. Ko'pikli mis - yaxshi o'tkazuvchanlik va egiluvchanlikni ko'rsatadigan ko'p sonli bir xil taqsimlangan o'zaro bog'langan teshiklarga ega bo'lgan metall material. Litiy{4}}ionli akkumulyatorlarni qoʻllashda birinchi avlod mis folga tok kollektorlari va ikkinchi-avlod kompozit tok kollektorlari bilan solishtirganda koʻpikli metall oqim kollektorlari uchinchi avlodni ifodalaydi. Bu uchinchi{8}}avlod tok kollektori, shuningdek, Xitoy barcha-qattiq holatdagi-batareyalarni sanoatlashtirishga erishgan dunyoda birinchi bo‘lib qolishi mumkinligini belgilovchi asosiy omil hisoblanadi.

Birinchidan, ko'pikli mis batareya materiali sifatida yuqori o'tkazuvchanlikka ega, bu batareyani zaryadlash va tushirish samaradorligini oshirishga yordam beradi. Uning gözenekli tuzilishi elektrod va elektrolitlar orasidagi aloqa maydonini oshiradi va shu bilan batareyaning energiya zichligi va aylanish barqarorligini yaxshilaydi. An'anaviy oqim kollektorlari (TCC), masalan, Cu va Al kabi qattiq metall plyonkalar g'ovaklikka ega emas va elektrolitlarni o'tkazmaydi. Shuning uchun, bu TCClar Li+ tashishni osonlashtirmaydi va elektrodlar orasidagi Li+ tashishni faqat bir tomonga cheklab, tez{5}}zaryadlash unumdorligini cheklaydi.

Aksincha, ko'pikli misning g'ovakli dizayni Li+ ionlarining bir vaqtning o'zida oqim kollektori va ajratgich orqali o'tishiga imkon beradi, shu bilan samarali Li+ tashish masofasini ikki baravar qisqartiradi va energiya zichligiga ta'sir qilmasdan diffuziya-cheklangan C-ta'sirchanligini to'rt baravar oshiradi. Hozirda yetakchi mahalliy va xalqaro yuqori samarali batareya ishlab chiqaruvchilari qiyosiy tadqiqotlar olib borishdi. Nature nashrining so‘nggi maqolasiga ko‘ra, ushbu kollektordan foydalanadigan batareyalar yuqori o‘ziga xos energiya (276 Vt/soat kg⁻¹) va sezilarli{8}}tez zaryadlash imkoniyatlariga ega, ular 4 C (78,3% C/C), 6 C (70,5% C/C) va 10 C (54,3% C/C) tezliklarda ishlaydi. Bu gözenekli tok kollektori dizayni mavjud batareyalarni ishlab chiqarish jarayonlari va boshqa tez zaryadlash strategiyalari bilan mos keladi-batareya konfiguratsiyasini boyitadi va keyingi avlod batareyalarini loyihalash uchun yaxshiroq g‘oyalarni taqdim etadi.

Ikkinchidan, qattiq{0}}batareyalar-litiy dendrit hosil boʻlishidagi eng katta muammoga kelsak,-mis koʻpikining yuqori yuzasi elektrod maydonini samarali ravishda kengaytirib, elektrokimyoviy reaksiyalar uchun faolroq joylarni taʼminlaydi. Bu yuqori oqim zichligi va batareya quvvatiga olib keladi. Eng muhimi, kattaroq reaksiya maydoni lityum dendrit shakllanishini sezilarli darajada yaxshilaydigan kichikroq birlik oqimini anglatadi. U yetakchi akkumulyator ishlab chiqaruvchilarining laboratoriyalarida allaqachon quyuq{6}}va qattiq holatdagi-batareyalarda keng qo‘llanilgan.

Bundan tashqari, mis ko'pik ham yaxshi mexanik kuch va barqarorlikka ega bo'lib, batareyaning ishlash muddatini uzaytirib, batareyaning aylanishi paytida hosil bo'lgan stressga bardosh bera oladi. Bu qattiq batareyalar-uchun ham juda jozibali.

Har bir GWh batareya 6 m mis folga uchun 700 tonna mis talab qiladi va kompozit oqim kollektori taxminan 300 tonna og'irlikda, taxminan 250 tonna mis talab qiladi. Ko'pikli mis faqat taxminan 100 tonnani talab qiladi. Hozirgi vaqtda uzoq muddatli mis narxining oshishi kutilayotgan-misdan foydalanishning sezilarli darajada qisqarishi nafaqat katta xarajatlarni tejash, balki batareyaning energiya zichligini sezilarli darajada oshirishi mumkin.