Kaliforniya eyaleti, genel karbonlu araç emisyonlarındaki artışı azaltmak amacıyla, kısa süre önce, mevcut valinin emri güçlü olursa, 15 yıldan daha kısa bir süre içinde benzinle çalışan araçların yeni satışlarını yasaklamayı planladığını duyurdu.
Şimdi, UC San Diego’daki San Diego Supercomputer Center’daki (SDSC) Comet ve Texas Advanced Computing Center’daki (TACC) Stampede2 gibi Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen süper bilgisayarlar sayesinde, araştırma topluluğu daha güvenilir geliştirme konusunda ilerleme kaydetmektedir. ve onlara güç sağlayan pillere odaklanarak verimli elektrikli arabalar ve hafif kamyonların yanı sıra diğer ürünler.
Yakın zamanda bu süper bilgisayarlara tahsis edilen bu türden üç üniversite takımı, UC San Diego, Saint Louis’deki Washington Üniversitesi ve Washington Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacıları içeriyor.
UC San Diego’da nano-mühendislik doçenti Shyue Ping Ong, “Lityum iyon pilleri uzun yıllardır daha uzun ömürlü ve daha hızlı şarj etmek için çalışıyoruz,” dedi. “Comet, geliştirmekte olduğumuz yeni bir anot malzemesindeki yüksek hız kapasitesinden sorumlu olan benzersiz lityum yerleştirme ve difüzyon mekanizmalarını aydınlatmak için hesaplamaları yapmak için çok önemliydi.”
Günümüzün lityum iyon pillerinde bulunan tipik grafit anoda daha güvenli bir alternatif olan bu yeni Li 3 V 2 O 5 anot, Ong’un Nature dergisindeki son yayınının odak noktasıydı . Çalışma, UC San Diego’nun Sürdürülebilir Güç ve Enerji Direktörü Ping Liu tarafından ortaklaşa yazılmıştır ve bu yeni anot yaklaşımının ihmal edilebilir kapasite azalmasıyla 6.000’den fazla kez çevrilebileceğini ve enerjiyi hızla şarj edip boşaltarak% 40’tan fazla enerji sağlayabileceğini açıkladı 20 saniyede.
Bu, gelecekteki lityum iyon pillerin mevcut pillerden % 70 daha fazla enerji sağlayabileceği anlamına geliyor . Özellikle, Ong ve Liu tarafından önerilen ve üzerinde çalışılan anot, düzensiz bir kaya tuzu anodu olarak bilinir.
Ong, “Bu Comet özellikli hesaplamalı keşif, aynı mekanizma altında çalışan diğer anot malzemelerine giden yolu işaret ediyor” dedi. “Yüksek performanslı bilgi işlem kaynaklarına erişim, grubumun kendi süper bilgisayarlarımızı satın alma ve bakım yapma ihtiyacını ortadan kaldırıyor, böylece bilime odaklanabiliyoruz.”
Bu proje ile ilgili detaylar bu UCSD Haber makalesinde bulunabilir.
Lityum Havalı Aküler Geleceğin Araç Gücü İçin Başka Bir Çözüm Olabilir mi?
Daha verimli elektrikli otomobil gücü için bir başka olasılık, havadaki oksijeni elektriğe dönüştürdüğü için çekici bir alternatif olacak olan lityum hava pilidir (Li-hava). Piyasada bulunmamakla birlikte, en yüksek spesifik enerjilerden bazılarını (pilin kilogramı başına enerji) sunarak daha popüler olabilir ve böylece bir aracın şarj başına menzilini artırabilir.
Saint Louis Washington Üniversitesi’nden Rohan Mishra gibi araştırmacılar ve Chicago Illinois Üniversitesi’ndeki işbirlikçileri, son zamanlarda mükemmel kararlılığa sahip yüksek enerji verimli Li-air pillere yol açabilecek yeni iki boyutlu alaşımlar oluşturarak çalışmalarında büyük adımlar attılar. sayısız şarj-deşarj döngüsü boyunca.
Hesaplamalı malzeme bilimcisi ve makine mühendisliği ve malzeme bilimi yardımcı doçenti Rohan, “Lityum-hava pilleri, onları elektrikli otomobiller için mükemmel kılan yüksek enerji yoğunluğu sağlayabilir” dedi. “Bu pillerin geliştirilmesinde büyük ilerlemenin üretim için uygun olmasını sağlayacak birkaç alaşım sentezledik. Bu alaşımlar, TACC’de Stampede2’de ve SDSC’de Comet’te tamamlanan yoğun hesaplamaların rehberliğinde sentezlendi.”
Artık Mishra ve meslektaşları, bu alaşımların birbirleriyle nasıl reaksiyona girdiklerini daha iyi anladıkları için, bu pillerin enerji verimliliğini daha da artırmaya odaklanacaklar.
Mishra ve meslektaşları, en son bulgularını Advanced Materials dergisinde yayınladılar . Alaşım geliştirmeleri hakkında ek bilgi de bu Washington Üniversitesi makalesinde bulunabilir.
Daha yakın zamanlarda, Mishra’nın ekibi, stabil ve şarj edilebilir florür iyon pilleri etkinleştirebilen elektritler adı verilen nadir bir bileşik ailesi tanımladı. Florür iyon piller, mevcut Li-ion pillerde kullanılan sınırlı lityum ve kobalt kaynağıyla ilgili sorunların üstesinden gelmeye yardımcı olabilir. Bu bulgular Journal of Materials Chemistry A’da yayınlandı ve Washington Üniversitesi’ndeki makalede daha fazla bilgi bulunabilir.
Geliştirilmiş Lityum Sülfürlü Piller Üçüncü Bir Seçenek Sunuyor
Lityum sülfürlü piller uzun yıllardır bulunmasına rağmen, şarjları yavaştır ve sık sık değiştirilmeleri gerekir. Yüksek teorik kapasite, enerji yoğunluğu ve düşük kükürt maliyeti, elektrikli araçların geleceğine potansiyel bir cevap olarak bu batarya tipine daha fazla dikkat çekmiştir.
Washington Eyalet Üniversitesi’nde makine ve malzeme mühendisliği doçenti olan Jin Liu, “Lityum-kükürt piller, yüksek enerji yoğunluklu güç kaynakları için sürekli artan talepleri karşılama konusunda büyük umut vaat ediyor” dedi. “Son çalışmamız, mevcut tasarımlardaki küçük moleküler değişikliklerin pil performansını nasıl büyük ölçüde artırabileceğini gösterdi.”
Liu’nun Advanced Energy Materials’da yayınlanan çalışması, ilk olarak Comet ve Stampede2 üzerinde simüle edilen deneyleri içeriyordu. Moleküler ölçekli detaylı simülasyonlar ve takip deneyleri, kısa dallı proteinlerin (kısa uzunluktaki amino asit kalıntılarından oluşan proteinler) uzun dallı proteinlere kıyasla polisülfitlerin emilmesinde çok daha etkili olduğunu, polisülfitlerin hareketini bastırdığını ve sonuçta ortaya çıktığını gösterdi. artan pil performansı.
Liu, “Genel olarak proteinler çok sayıda atom içerir ve protein yapıları son derece karmaşıktır” dedi. “Bu tür sistemlerin moleküler simülasyonları hesaplama açısından kapsamlıdır ve yalnızca Comet ve Stampede2 gibi süper bilgisayarlar kullanılarak mümkündür.”
Techxplore’den alıntıdır.