KIST Membangunkan Bateri Struktur Komposit Gentian Karbon Novel Mengekalkan Sifat Mekanikal Luar Biasa
Baru-baru ini, Pusat Penyelidikan Tenaga di Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST) telah membangunkan struktur bateri bahan komposit bertetulang gentian karbon yang inovatif yang meningkatkan ketumpatan tenaga dengan ketara sambil mengekalkan sifat mekanikal yang unggul.
Dari segi sejarah, pengkomersilan bateri telah dihalang oleh penyepaduan rendah prestasi mekanikal dan elektrokimia. Penyelidikan sebelum ini kebanyakannya tertumpu pada penyepaduan bateri litium-ion ke dalam bahan komposit berlapis, menghasilkan peningkatan kecil dalam kedua-dua ciri elektrik dan mekanikal. Memandangkan cabaran ini, KIST telah memulakan inisiatif penyelidikan perintis.
Pasukan itu pada mulanya meneliti mekanisme pengawetan resin epoksi bersama-sama dengan cecair ionik dan elektrolit polimer pepejal berasaskan karbonat (SPE). Selepas itu, mereka mengoptimumkan proses pengawetan dengan mengawal suhu dan tekanan dengan teliti, yang membawa kepada prestasi bateri struktur yang dipertingkatkan.
Selain itu, para penyelidik telah memperkenalkan teknik pengacuan mampatan berbantukan vakum baru untuk fabrikasi bateri struktur. Kaedah ini berkesan meminimumkan kehadiran buih dan kecacatan, seterusnya meningkatkan lagi prestasi bateri.
Dalam bateri struktur yang baru dibangunkan, bahagian isipadu gentian karbon, yang berfungsi sebagai kedua-dua elektrod dan pengumpul arus, telah meningkat sekurang-kurangnya 160%. Peningkatan ketara dalam kawasan permukaan elektrod dan kawasan sentuhannya dengan elektrolit telah menghasilkan peningkatan ketara dalam ketumpatan tenaga. Pada masa yang sama, sifat mekanikal bateri telah diperkukuh dengan ketara disebabkan oleh kesan pengukuhan gentian karbon.
Para penyelidik menjalankan penilaian prestasi elektrokimia dan sifat mekanikal yang komprehensif pada bateri struktur novel. Penemuan mendedahkan bahawa bateri mempamerkan ketumpatan tenaga yang tinggi dan kestabilan berbasikal yang terpuji; walaupun selepas banyak kitaran cas-nyahcas, pengekalan kapasiti bateri kekal besar. Selain itu, ia menunjukkan kekuatan tegangan dan mampatan yang luar biasa, membolehkannya menahan daya luar yang besar tanpa mengalami kerosakan.
Perhatian juga diberikan kepada isu pembentukan gelembung dalaman dalam bateri struktur. Dengan menguruskan suhu dan tekanan pengawetan dengan tepat, para penyelidik telah berjaya mengurangkan kuantiti dan saiz buih, yang seterusnya telah meningkatkan kekonduksian ionik bateri dan keteguhan mekanikal.
Tambahan pula, penyelidik menyiasat kesan pelbagai jenis gentian karbon dan kombinasi elektrolit terhadap prestasi bateri struktur. Penemuan menunjukkan bahawa kombinasi gentian karbon dan elektrolit tertentu boleh mengoptimumkan lagi prestasi bateri. Jenis gentian karbon tertentu mempamerkan kekonduksian elektrik dan kekuatan mekanikal yang dipertingkatkan, manakala elektrolit tertentu memaparkan kekonduksian ionik dan kestabilan kimia yang lebih baik. Dengan memilih gabungan gentian karbon dan elektrolit yang sesuai secara strategik, adalah mungkin untuk menambahkan lagi ketumpatan tenaga dan sifat mekanikal bateri berstruktur.
Penyelidikan KIST mempersembahkan penyelesaian tenaga berprestasi tinggi yang berpotensi untuk aplikasi seperti kenderaan elektrik, kenderaan udara tanpa pemandu dan robotik, memegang janji untuk aplikasi luas merentas pelbagai sektor.
