ຮົງກົງ CityU EES: ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນໄດ້ແຮງບັນດານໃຈຈາກຂໍ້ຕໍ່ຂອງມະນຸດ

ຄວາມເປັນມາຂອງການຄົ້ນຄ້ວາ

ຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນສໍາລັບຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ສົ່ງເສີມການພັດທະນາຢ່າງໄວວາຂອງອຸປະກອນການເກັບຮັກສາທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້. ຫມໍ້ໄຟ lithium ion ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (LIBs) ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງແລະປະສິດທິພາບທາງເຄມີທີ່ຫມັ້ນຄົງແມ່ນຖືວ່າເປັນເທກໂນໂລຍີຫມໍ້ໄຟທີ່ໂດດເດັ່ນທີ່ສຸດສໍາລັບຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ໃສ່ໄດ້. ເຖິງແມ່ນວ່າການນໍາໃຊ້ electrodes ຟິມບາງແລະ electrodes ທີ່ມີໂພລີເມີຊ່ວຍປັບປຸງຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງ LIBs ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ມີບັນຫາດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

(1) ແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຫຼາຍທີ່ສຸດແມ່ນ stacked ໂດຍ " electrode-separator-positive electrode," ແລະການ deformability ຈໍາກັດແລະ slippage ຂອງເຂົາເຈົ້າລະຫວ່າງ stacks multilayer ຈໍາກັດການປະຕິບັດໂດຍລວມຂອງ LIBs;

(2) ພາຍໃຕ້ບາງເງື່ອນໄຂທີ່ຮຸນແຮງກວ່າ, ເຊັ່ນ: ພັບ, stretching, winding, ແລະການຜິດປົກກະຕິທີ່ຊັບຊ້ອນ, ມັນບໍ່ສາມາດຮັບປະກັນປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟ;

(3) ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງຍຸດທະສາດການອອກແບບບໍ່ສົນໃຈການຜິດປົກກະຕິຂອງຜູ້ລວບລວມໂລຫະໃນປະຈຸບັນ.

ດັ່ງນັ້ນ, ພ້ອມກັນບັນລຸມຸມໂຄ້ງເລັກນ້ອຍຂອງມັນ, ຮູບແບບການຜິດປົກກະຕິຫຼາຍ, ຄວາມທົນທານຂອງກົນຈັກດີກວ່າ, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງຍັງປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍຢ່າງ.

ການນໍາສະເຫນີ

ເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້, ສາດສະດາຈານ Chunyi Zhi ແລະ ດຣ. Cuiping Han ຈາກມະຫາວິທະຍາໄລນະຄອນ Hong Kong ໄດ້ພິມເຜີຍແຜ່ເອກະສານທີ່ມີຊື່ວ່າ "Human joint inspired design structural design for bendable/foldable/stretchable/twistable battery: achieving multiple deformability" on Energy Environ. ວິທະຍາສາດ. ວຽກງານນີ້ໄດ້ຮັບການດົນໃຈຈາກໂຄງສ້າງຂອງຂໍ້ຕໍ່ຂອງມະນຸດແລະອອກແບບປະເພດຂອງ LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບລະບົບຮ່ວມກັນ. ອີງ​ຕາມ​ການ​ອອກ​ແບບ​ນະ​ວະ​ນິ​ຍາຍ​ນີ້​, ຫມໍ້​ໄຟ​ທີ່​ໄດ້​ກຽມ​ພ້ອມ​, ຄວາມ​ຍືດຫຍຸ່ນ​ສາ​ມາດ​ບັນ​ລຸ​ຄວາມ​ຫນາ​ແຫນ້ນ​ຂອງ​ພະ​ລັງ​ງານ​ສູງ​ແລະ​ຈະ​ງໍ​ຫຼື​ແມ້​ກະ​ທັ້ງ​ພັບ​ທີ່ 180°​. ໃນເວລາດຽວກັນ, ໂຄງສ້າງໂຄງສ້າງສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໂດຍຜ່ານວິທີການ winding ທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອໃຫ້ LIBs ປ່ຽນແປງໄດ້ມີຄວາມສາມາດ deformation ອຸດົມສົມບູນ, ສາມາດນໍາໃຊ້ກັບການຜິດປົກກະຕິຫຼາຍແລະສະລັບສັບຊ້ອນ ( winding ແລະການບິດ), ແລະແມ້ກະທັ້ງສາມາດ stretched, ແລະຄວາມສາມາດ deformation ຂອງເຂົາເຈົ້າແມ່ນ. ໄກກວ່າບົດລາຍງານທີ່ຜ່ານມາຂອງ LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ. ການ​ວິ​ເຄາະ​ການ​ຈຳ​ລອງ​ອົງ​ປະ​ກອບ Finite ໄດ້​ຢືນ​ຢັນ​ວ່າ​ຫມໍ້​ໄຟ​ທີ່​ໄດ້​ອອກ​ແບບ​ໃນ​ກະ​ດາດ​ນີ້​ຈະ​ບໍ່​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ຮູບ​ແບບ​ພລາ​ສ​ຕິກ irreversible ຂອງ​ຕົວ​ເກັບ​ກໍາ​ໂລ​ຫະ​ໃນ​ປັດ​ຈຸ​ບັນ​ພາຍ​ໃຕ້​ການ​ປ່ຽນ​ຮູບ​ແບບ harsh ແລະ​ສະ​ລັບ​ສັບ​ຊ້ອນ​ຕ່າງໆ​. ໃນເວລາດຽວກັນ, ແບດເຕີລີ່ຫນ່ວຍມົນທົນທີ່ປະກອບສາມາດບັນລຸຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງເຖິງ 371.9 Wh / L, ເຊິ່ງແມ່ນ 92.9% ຂອງແບດເຕີຣີ້ແບບດັ້ງເດີມ. ນອກຈາກນັ້ນ, ມັນສາມາດຮັກສາການປະຕິບັດວົງຈອນທີ່ຫມັ້ນຄົງເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກຫຼາຍກວ່າ 200,000 ເທື່ອຂອງການບິດແບບເຄື່ອນໄຫວແລະ 25,000 ເທື່ອຂອງການບິດເບືອນແບບເຄື່ອນໄຫວ.

ການຄົ້ນຄວ້າເພີ່ມເຕີມສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸລັງຫນ່ວຍກະບອກທໍ່ທີ່ປະກອບສາມາດທົນທານຕໍ່ການຜິດປົກກະຕິທີ່ຮຸນແຮງແລະສັບສົນຫຼາຍ. ຫຼັງຈາກຫຼາຍກວ່າ 100,000 stretching ແບບເຄື່ອນໄຫວ, 20,000 ບິດ, ແລະ 100,000 ບິດຜິດປົກກະຕິ, ມັນຍັງສາມາດບັນລຸຄວາມສາມາດສູງຫຼາຍກ່ວາ 88% - ອັດຕາການເກັບຮັກສາ. ດັ່ງນັ້ນ, LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ສະເຫນີໃນເອກະສານສະບັບນີ້ສະຫນອງຄວາມສົດໃສດ້ານອັນໃຫຍ່ຫຼວງສໍາລັບການປະຕິບັດຕົວຈິງໃນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ໃສ່ໄດ້.

ຈຸດເດັ່ນຂອງການຄົ້ນຄວ້າ

1) LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ໄດ້ຮັບການດົນໃຈຈາກຂໍ້ຕໍ່ຂອງມະນຸດ, ສາມາດຮັກສາການປະຕິບັດວົງຈອນທີ່ຫມັ້ນຄົງພາຍໃຕ້ການບິດ, ບິດ, stretching, ແລະ winding deformations;

(2) ດ້ວຍແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນສີ່ຫລ່ຽມ, ມັນສາມາດບັນລຸຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງເຖິງ 371.9 Wh / L, ເຊິ່ງແມ່ນ 92.9% ຂອງແບດເຕີຣີ້ແບບດັ້ງເດີມ;

(3) ວິທີການ winding ທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດມີການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງຂອງ stack ຫມໍ້ໄຟແລະໃຫ້ຫມໍ້ໄຟ deformability ພຽງພໍ.

ຄູ່ມືຮູບພາບ

ການຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ, ນອກເຫນືອຈາກການຮັບປະກັນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຂອງປະລິມານສູງແລະການຜິດປົກກະຕິຫຼາຍ, ການອອກແບບໂຄງສ້າງຍັງຕ້ອງຫຼີກເວັ້ນການຜິດປົກກະຕິຂອງພາດສະຕິກຂອງຕົວເກັບປະຈຸ. ການຈໍາລອງອົງປະກອບ finite ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າວິທີການທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງຕົວເກັບລວບລວມປະຈຸບັນຄວນຈະປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຜູ້ເກັບລວບລວມປະຈຸບັນມີລັດສະໝີງໍຂະຫນາດນ້ອຍໃນລະຫວ່າງຂະບວນການບິດເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຜິດປົກກະຕິຂອງພາດສະຕິກແລະຄວາມເສຍຫາຍທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ຂອງຕົວເກັບລວບລວມໃນປະຈຸບັນ.

ຮູບທີ 1a ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງຂອງຂໍ້ຕໍ່ຂອງມະນຸດ, ເຊິ່ງການອອກແບບດ້ານໂຄ້ງຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ສະຫລາດກວ່າຈະຊ່ວຍໃຫ້ຂໍ້ຕໍ່ຫມຸນໄດ້ລຽບງ່າຍ. ອີງຕາມການນີ້, ຮູບ 1b ສະແດງໃຫ້ເຫັນ anode graphite ປົກກະຕິ / diaphragm / lithium cobaltate (LCO) anode, ເຊິ່ງສາມາດບາດແຜເຂົ້າໄປໃນໂຄງສ້າງ stack ຫນາຮຽບຮ້ອຍ. ຢູ່ທາງແຍກ, ມັນປະກອບດ້ວຍສອງ stacks rigid ຫນາແລະສ່ວນທີ່ຍືດຫຍຸ່ນ. ສິ່ງທີ່ສໍາຄັນກວ່ານັ້ນ, stack ຫນາມີຫນ້າດິນໂຄ້ງທຽບເທົ່າກັບການປົກຫຸ້ມຂອງກະດູກຮ່ວມກັນ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ຄວາມກົດດັນ buffer ແລະສະຫນອງຄວາມສາມາດຕົ້ນຕໍຂອງຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ. ສ່ວນ elastic ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ ligament, ເຊື່ອມຕໍ່ stacks ຫນາແລະສະຫນອງຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ຮູບ 1c). ນອກເຫນືອຈາກການ winding ເຂົ້າໄປໃນ pile ສີ່ຫຼ່ຽມມົນ, ຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຈຸລັງກະບອກຫຼືສາມຫລ່ຽມຍັງສາມາດຜະລິດໄດ້ໂດຍການປ່ຽນວິທີການ winding (ຮູບ 1d). ສໍາລັບ LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ມີຫນ່ວຍເກັບພະລັງງານສີ່ຫລ່ຽມ, ພາກສ່ວນເຊື່ອມຕໍ່ກັນຈະມ້ວນຕາມຫນ້າດິນທີ່ມີຮູບຊົງໂຄ້ງຂອງ stack ຫນາໃນລະຫວ່າງຂະບວນການບິດ (ຮູບ 1e), ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຂອງຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໂດຍຜ່ານການຫຸ້ມຫໍ່ໂພລີເມີ elastic, LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ມີຫົວຫນ່ວຍເປັນຮູບທໍ່ກົມສາມາດບັນລຸຄຸນສົມບັດ stretchable ແລະມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ (ຮູບ 1f).

ຮູບ 1 (a) ການອອກແບບຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ ligament ເປັນເອກະລັກແລະພື້ນຜິວໂຄ້ງເປັນສິ່ງຈໍາເປັນເພື່ອບັນລຸຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ; (b) ແຜນວາດແຜນຜັງຂອງໂຄງສ້າງຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນແລະຂະບວນການຜະລິດ; (c) ກະດູກກົງກັນກັບ stack electrode ຫນາ, ແລະ ligament ສອດຄ່ອງກັບ unrolled (D) ໂຄງສ້າງຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ມີຈຸລັງຮູບທໍ່ກົມແລະສາມຫລ່ຽມ; (e) Stacking ແຜນວາດ schematic ຂອງຕາລາງຮຽບຮ້ອຍ; (f) stretching deformation ຂອງຈຸລັງກະບອກ.

ການນໍາໃຊ້ການວິເຄາະ simulation ກົນຈັກເພີ່ມເຕີມໄດ້ຢືນຢັນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ. ຮູບ 2a ສະແດງໃຫ້ເຫັນການກະຈາຍຄວາມກົດດັນຂອງແຜ່ນທອງແດງແລະອາລູມິນຽມໃນເວລາທີ່ງໍເຂົ້າໄປໃນກະບອກສູບ (180 ° radian). ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມກົດດັນຂອງແຜ່ນທອງແດງແລະອາລູມິນຽມແມ່ນຕ່ໍາກວ່າຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງຜົນຜະລິດຂອງພວກເຂົາ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຜິດປົກກະຕິນີ້ຈະບໍ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການຜິດປົກກະຕິຂອງພາດສະຕິກ. ຕົວເກັບໂລຫະໃນປະຈຸບັນສາມາດຫຼີກເວັ້ນຄວາມເສຍຫາຍທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້.

ຮູບ 2b ສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຜ່ກະຈາຍຄວາມກົດດັນໃນເວລາທີ່ລະດັບຂອງແຜ່ນເຫຼັກແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກ, ແລະຄວາມກົດດັນຂອງແຜ່ນທອງແດງແລະແຜ່ນອາລູມິນຽມຍັງຫນ້ອຍກ່ວາຄວາມເຂັ້ມແຂງຜົນຜະລິດທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງເຂົາເຈົ້າ. ດັ່ງນັ້ນ, ໂຄງສ້າງສາມາດທົນທານຕໍ່ການຜິດປົກກະຕິຂອງພັບໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມທົນທານທີ່ດີ. ນອກເຫນືອຈາກການບິດເບືອນການບິດເບືອນ, ລະບົບສາມາດບັນລຸລະດັບການບິດເບືອນທີ່ແນ່ນອນ (ຮູບ 2c).

ສໍາລັບແບດເຕີລີ່ທີ່ມີຫົວຫນ່ວຍເປັນກະບອກ, ເນື່ອງຈາກລັກສະນະຂອງວົງກົມ, ມັນສາມາດບັນລຸການຜິດປົກກະຕິຫຼາຍແລະສະລັບສັບຊ້ອນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອແບດເຕີລີ່ຖືກພັບກັບ 180o (ຮູບ 2d, e), ຍືດຍາວປະມານ 140% ຂອງຄວາມຍາວຕົ້ນສະບັບ (ຮູບ 2f), ແລະບິດເປັນ 90o (ຮູບ 2g), ມັນສາມາດຮັກສາສະຖຽນລະພາບກົນຈັກໄດ້. ນອກຈາກນັ້ນ, ເມື່ອການບິດເບືອນ + ການບິດແລະ winding deformation ຖືກນໍາໃຊ້ແຍກຕ່າງຫາກ, ໂຄງສ້າງ LIBs ທີ່ຖືກອອກແບບຈະບໍ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການຜິດປົກກະຕິພາດສະຕິກທີ່ບໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ຂອງຕົວເກັບໂລຫະໃນປະຈຸບັນພາຍໃຕ້ການຜິດປົກກະຕິທີ່ຮຸນແຮງແລະສະລັບສັບຊ້ອນ.

ຮູບທີ 2 (ກ.) ຜົນການຈຳລອງອົງປະກອບລະອຽດຂອງຕາລາງສີ່ຫຼ່ຽມມົນພາຍໃຕ້ການໂຄ້ງ, ພັບ, ແລະບິດ; (di) ຜົນການຈຳລອງອົງປະກອບທີ່ລະອຽດຂອງເຊລເປັນຮູບທໍ່ກົມພາຍໃຕ້ການງໍ, ພັບ, ຍືດ, ບິດ, ງໍ + ບິດ ແລະ winding.

ເພື່ອປະເມີນປະສິດທິພາບທາງເຄມີຂອງແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ອອກແບບມາ, LiCoO2 ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນວັດສະດຸ cathode ເພື່ອທົດສອບຄວາມສາມາດໃນການໄຫຼແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງວົງຈອນ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3a, ຄວາມອາດສາມາດການໄຫຼຂອງຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຈຸລັງສີ່ຫລ່ຽມແມ່ນບໍ່ໄດ້ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຫຼັງຈາກຍົນໄດ້ຖືກ deformed ກັບງໍ, ວົງ, folded, ແລະບິດຢູ່ທີ່ 1 C magnification, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າການຜິດປົກກະຕິກົນຈັກຈະບໍ່ເຮັດໃຫ້ການອອກແບບຂອງ. ຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນເປັນ electrochemically ປະສິດທິພາບຫຼຸດລົງ. ເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກການງໍແບບເຄື່ອນໄຫວ (ຮູບ 3c, d) ແລະ torsion ແບບເຄື່ອນໄຫວ (ຮູບ 3e, f), ແລະຫຼັງຈາກຈໍານວນທີ່ແນ່ນອນຂອງວົງຈອນ, ເວທີການສາກໄຟແລະ discharging ແລະການປະຕິບັດຮອບວຽນຍາວບໍ່ມີການປ່ຽນແປງ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງ. ແບດເຕີລີ່ຖືກປົກປ້ອງໄດ້ດີ.

ຮູບທີ 3 (ກ) ການທົດສອບການສາກໄຟ ແລະ ການໄຫຼຂອງແບດເຕີລີ່ໜ່ວຍມົນທົນພາຍໃຕ້ 1C; (b) ເສັ້ນໂຄ້ງການສາກໄຟແລະການໄຫຼອອກພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ແຕກຕ່າງກັນ; (c, d) ພາຍໃຕ້ການງໍແບບເຄື່ອນໄຫວ, ການປະຕິບັດວົງຈອນຂອງແບດເຕີລີ່ແລະເສັ້ນໂຄ້ງທີ່ສອດຄ້ອງກັນແລະການໄຫຼອອກ; (e, f) ພາຍໃຕ້ການບິດເບືອນແບບເຄື່ອນໄຫວ, ການປະຕິບັດຮອບວຽນຂອງແບດເຕີລີ່ແລະເສັ້ນໂຄ້ງການສາກໄຟທີ່ສອດຄ້ອງກັນພາຍໃຕ້ຮອບວຽນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ຜົນໄດ້ຮັບການວິເຄາະການຈໍາລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຍ້ອນຄຸນລັກສະນະຂອງວົງກົມ, LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ມີອົງປະກອບທີ່ເປັນຮູບທໍ່ກົມສາມາດທົນທານຕໍ່ການຜິດປົກກະຕິຫຼາຍແລະສະລັບສັບຊ້ອນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະຕິບັດທາງເຄມີຂອງ LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງຫນ່ວຍງານກະບອກ, ການທົດສອບໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນອັດຕາ 1 C, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໃນເວລາທີ່ແບດເຕີລີ່ undergoes ການຜິດປົກກະຕິຕ່າງໆ, ເກືອບບໍ່ມີການປ່ຽນແປງໃນການປະຕິບັດທາງເຄມີ. ການຜິດປົກກະຕິຈະບໍ່ເຮັດໃຫ້ເສັ້ນໂຄ້ງແຮງດັນປ່ຽນແປງ (ຮູບ 4a, b).

ເພື່ອປະເມີນຄວາມຫມັ້ນຄົງທາງເຄມີຂອງແບດເຕີລີ່ກະບອກທໍ່ແລະທົນທານທາງດ້ານກົນຈັກ, ມັນຕ້ອງເອົາແບດເຕີລີ່ໄປສູ່ການທົດສອບການໂຫຼດອັດຕະໂນມັດແບບເຄື່ອນໄຫວໃນອັດຕາ 1 C. ການຄົ້ນຄວ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຫຼັງຈາກການຍືດຍາວແບບເຄື່ອນໄຫວ (ຮູບ 4c, d), ແຮງບິດແບບເຄື່ອນໄຫວ (ຮູບ 4e, f) , ແລະ dynamic bending + torsion (ຮູບ 4g, h), ການປະຕິບັດວົງຈອນການສາກໄຟຫມໍ້ໄຟແລະເສັ້ນໂຄ້ງແຮງດັນທີ່ສອດຄ້ອງກັນບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບ. ຮູບທີ 4i ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບຂອງຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຫົວຫນ່ວຍເກັບຮັກສາພະລັງງານທີ່ມີສີສັນ. ຄວາມອາດສາມາດການໄຫຼຂອງ decays ຈາກ 133.3 mAm g-1 ເປັນ 129.9 mAh g-1, ແລະການສູນເສຍຄວາມອາດສາມາດຕໍ່ວົງຈອນແມ່ນພຽງແຕ່ 0.04%, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຜິດປົກກະຕິຈະບໍ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງວົງຈອນຂອງຕົນແລະຄວາມສາມາດໃນການປ່ອຍ.

ຮູບທີ 4 (a) ການທົດສອບວົງຈອນການສາກໄຟແລະການໄຫຼຂອງການຕັ້ງຄ່າທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງຈຸລັງກະບອກທີ່ 1 C; (b) ການສາກໄຟທີ່ສອດຄ້ອງກັນ ແລະເສັ້ນໂຄ້ງການໄຫຼຂອງແບດເຕີລີ່ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ແຕກຕ່າງກັນ; (c​, d​) ການ​ປະ​ຕິ​ບັດ​ຂອງ​ວົງ​ຈອນ​ແລະ​ການ​ປະ​ຕິ​ບັດ​ຂອງ​ຫມໍ້​ໄຟ​ພາຍ​ໃຕ້​ຄວາມ​ກົດ​ດັນ​ແບບ​ເຄື່ອນ​ໄຫວ​ເສັ້ນ​ໂຄ້ງ​ການ​ປ່ອຍ​; (e, f) ການປະຕິບັດວົງຈອນຂອງແບດເຕີລີ່ພາຍໃຕ້ການບິດແບບເຄື່ອນໄຫວແລະເສັ້ນໂຄ້ງການໄລ່ອອກທີ່ສອດຄ້ອງກັນພາຍໃຕ້ຮອບວຽນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ; (g, h) ການປະຕິບັດຮອບວຽນຂອງແບດເຕີລີ່ພາຍໃຕ້ການບິດແບບເຄື່ອນໄຫວ + torsion ແລະເສັ້ນໂຄ້ງການສາກໄຟທີ່ສອດຄ້ອງກັນພາຍໃຕ້ຮອບວຽນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ; (I) ການສາກໄຟ ແລະ ການລົງຂາວ ການທົດສອບຂອງ ໝໍ້ໄຟໜ່ວຍ prismatic ທີ່ມີການຕັ້ງຄ່າທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢູ່ທີ່ 1 C.

ເພື່ອປະເມີນການນໍາໃຊ້ແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ພັດທະນາໃນການປະຕິບັດ, ຜູ້ຂຽນໃຊ້ແບດເຕີຣີເຕັມທີ່ມີຫນ່ວຍເກັບພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອໃຊ້ພະລັງງານໃນບາງຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂຕຣນິກທາງການຄ້າ, ເຊັ່ນ: ຫູຟັງ, smartwatch, ພັດລົມໄຟຟ້າຂະຫນາດນ້ອຍ, ເຄື່ອງສໍາອາງ, ແລະໂທລະສັບສະຫຼາດ. ທັງສອງແມ່ນພຽງພໍສໍາລັບການນໍາໃຊ້ປະຈໍາວັນ, embody ຢ່າງເຕັມສ່ວນຄວາມສາມາດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ຍືດຫຍຸ່ນແລະ wearable ຕ່າງໆ.

ຮູບທີ 5 ນຳໃຊ້ແບັດເຕີລີທີ່ອອກແບບມາໃສ່ຫູຟັງ, ໂມງອັດສະລິຍະ, ພັດລົມໄຟຟ້າຂະໜາດນ້ອຍ, ອຸປະກອນເຄື່ອງສຳອາງ ແລະສະມາດໂຟນ. ແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນສະຫນອງພະລັງງານສໍາລັບ (a) ຫູຟັງ, (b) smartwatches, ແລະ (c) ພັດລົມໄຟຟ້າຂະຫນາດນ້ອຍ; (d) ສະຫນອງພະລັງງານສໍາລັບອຸປະກອນເຄື່ອງສໍາອາງ; (e) ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການຜິດປົກກະຕິທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຈະສະຫນອງພະລັງງານໃຫ້ກັບໂທລະສັບສະຫຼາດ.

ສະຫຼຸບ​ແລະ​ຄາດ​ຄະ​ເນ​

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ບົດຄວາມນີ້ໄດ້ຮັບການດົນໃຈຈາກໂຄງສ້າງຂອງຂໍ້ຕໍ່ຂອງມະນຸດ. ມັນສະເຫນີວິທີການອອກແບບທີ່ເປັນເອກະລັກສໍາລັບການຜະລິດຫມໍ້ໄຟທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ຄວາມຜິດປົກກະຕິຫຼາຍແລະຄວາມທົນທານ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບ LIBs ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນແບບດັ້ງເດີມ, ການອອກແບບໃຫມ່ນີ້ສາມາດຫຼີກເວັ້ນການຜິດປົກກະຕິຂອງພາດສະຕິກຂອງຕົວເກັບໂລຫະໃນປະຈຸບັນ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ພື້ນຜິວໂຄ້ງທີ່ສະຫງວນໄວ້ຢູ່ທັງສອງສົ້ນຂອງຫນ່ວຍເກັບຮັກສາພະລັງງານທີ່ຖືກອອກແບບມາໃນກະດາດນີ້ສາມາດບັນເທົາຄວາມກົດດັນໃນທ້ອງຖິ່ນຂອງອົງປະກອບເຊື່ອມຕໍ່ກັນໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ນອກຈາກນັ້ນ, ວິທີການ winding ທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດມີການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງຂອງ stack ໄດ້, ໃຫ້ຫມໍ້ໄຟທີ່ພຽງພໍ deformability. ແບດເຕີຣີທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງວົງຈອນທີ່ດີເລີດແລະຄວາມທົນທານກົນຈັກຍ້ອນການອອກແບບໃຫມ່ແລະມີຄວາມສົດໃສດ້ານການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນແລະສວມໃສ່ໄດ້.

ການເຊື່ອມໂຍງວັນນະຄະດີ

ການອອກແບບໂຄງສ້າງທີ່ມີແຮງບັນດານໃຈຮ່ວມກັນຂອງມະນຸດສໍາລັບແບດເຕີຣີທີ່ສາມາດບິດໄດ້ / ພັບໄດ້ / ຍືດໄດ້ / ບິດໄດ້: ບັນລຸຄວາມຜິດປົກກະຕິຫຼາຍ. (ສິ່ງແວດລ້ອມພະລັງງານ. ວິທະຍາສາດ., 2021, DOI: 10.1039/D1EE00480H)