Akkumulyatordan elektrik cərəyanı keçdikdə onun içindəki materiallar tədricən köhnəlir. Stress və gərginliyin fiziki qüvvələri də bu prosesdə rol oynayır, lakin onların batareyanın işinə və ömrünə dəqiq təsiri tam məlum deyil.

Enerji Departamentinin Oak Ridge Milli Laboratoriyasının tədqiqatçılarının rəhbərlik etdiyi bir qrup mexanikanı nəzərə alaraq bərk cisimli batareyaların və ya SSB-lərin dizaynı üçün bir çərçivə hazırladı. Onların “Science” jurnalında dərc olunmuş məqalələrində bu amillərin velosiped sürmələri zamanı SSB-ləri necə dəyişdirdiyi nəzərdən keçirilib.

Batareya Performansında Mexanikanın Vurğulanması

ORNL-in Multifizika Modelləşdirmə və Axınlar qrupunun alimi Sergiy Kalnaus, “Məqsədimiz batareyanın performansında mexanikanın əhəmiyyətini vurğulamaqdır” dedi. “Bir çox tədqiqatlar kimyəvi və ya elektrik xassələrinə diqqət yetirib, lakin əsas mexanikanı göstərməyə laqeyd qalıb.”

Komanda hesablama, kimya və materialşünaslıq daxil olmaqla bir neçə ORNL tədqiqat sahəsini əhatə edir. Birlikdə, onların nəzərdən keçirilməsi elmi spektrin bütün perspektivlərindən istifadə edərək SSB-lərə təsir edən şərtlərin daha vahid mənzərəsini çəkdi. “Biz fənlər arasındakı fərqi aradan qaldırmağa çalışırıq” dedi Kalnaus.

Bərk elektrolitlər: Daha təhlükəsiz, daha güclü alternativ

Batareyalarda yüklü hissəciklər elektrolitlər kimi tanınan materiallardan axır. Onların əksəriyyəti elektrik avtomobillərində olan litium-ion akkumulyatorlar kimi mayedir, lakin bərk elektrolitlər də hazırlanır. Bu keçiricilər adətən şüşə və ya keramikadan hazırlanır və gücləndirilmiş təhlükəsizlik və güc kimi üstünlüklər təklif edə bilər.

“Əsl bərk cisimli batareyaların içərisində yanan mayelər yoxdur” dedi Kalnaus. “Bu o deməkdir ki, onlar bu gün istifadə olunan batareyalardan daha az təhlükəli olacaqlar.”

Bərk Akkumulyatorların İnkişafında Çətinliklər

Bununla belə, bərk elektrolitlər bu yeni materiallarla bağlı çətinliklərə görə hələ də inkişafın ilkin mərhələsindədir. SSB komponentləri yükləmə və kütlə daşıma zamanı şişir və kiçilir, bu da sistemi dəyişir. “Batareyanın işləməsi zamanı elektrodlar davamlı olaraq deformasiyaya uğrayaraq bərk elektrolitlə birləşmələrdə delaminasiya və boşluqlar yaradır” dedi Kalnaus. “Bugünkü sistemlərdə ən yaxşı həll hər şeyi bir yerdə saxlamaq üçün böyük miqdarda təzyiq tətbiq etməkdir.”

Bu ölçülü dəyişikliklər kövrək materiallardan hazırlanmış bərk elektrolitlərə zərər verir. Onlar tez-tez gərginliyə və təzyiqə cavab olaraq qırılırlar. Bu materialları daha çevik hala gətirmək, çatlama yerinə axaraq stresə tab gətirməyə imkan verəcəkdir. Bu davranış keramika elektrolitlərinə kiçik kristal qüsurları daxil edən bəzi üsullarla əldə edilə bilər.