Hærens forskere er efter omkostningseffektive sikrere, lettere batterier

Forskere ved U.S. Army Research Laboratory og Georgia Institute of Technology er fokuseret på udviklingen af ​​batterier, der forbedrer sikkerheden og energitætheden for dem, der i øjeblikket findes på slagmarken.

Den fælles modellering og eksperimentelle arbejde rapporterer om fremskridtene i retning af opdagelsen af ​​nye elektrolytter i fast tilstand, der ville muliggøre disse forbedringer, og findes på forsiden af ​​den prestigefyldte Avancerede energimaterialer tidsskrift.

Nye elektrolytter til batterier er nødvendige for at lette udviklingen af ​​lettere og sikrere energilagringsenheder for at aflaste soldaten og reducere logistikkrav.

Forbedret ikke-brandfarligt, giftfri, billige og lette solide elektrolytter har et stort potentiale for at muliggøre brug af litiummetalteknologi, hvilket resulterer i øget energitæthed og lettere batterier.

I denne artikel, Dr. Oleg Borodin, Professor Gleb Yushin og kolleger undersøgte lithiumhydroxylchlorid og deprotonerede lithiumhydroxychlorider for at afsløre indflydelsen af ​​protonen i hydroxylgruppen på Li-ion-ledningsevnerne i disse typer forbindelser.

Born-Oppenheimers molekylære dynamiksimuleringer viser en fremragende overensstemmelse med eksperimentelle resultater og afslører en uventet litiumtransportmekanisme, som er koblet til rotation af hydroxylgruppen.

Roterende døre i bygninger kan tjene som simple mekaniske analogier til Li+ motion.

Borodin, forsker i ARL's Electrochemistry Branch, ledet modelleringsdelen af ​​arbejdet, mens det eksperimentelle arbejde blev udført under vejledning af Yushin fra Georgia Institute of Technology.

"Elektrolytter i fast tilstand har potentiale til samtidig at øge batteriets energitæthed, hvilket resulterer i lettere batterier, samtidig med at sikkerheden forbedres og omkostningerne reduceres, "Sagde Borodin.

Ifølge Modern War Institute, de to vigtigste syndere på dagens slagmark er batterier og karosseripanser. Næsten alt, hvad en soldat bærer, kræver batterier, som kan tilføre næsten 20 pund til deres belastning-et problem Soldater kun har kæmpet med i den sidste generation.

"Udvikling af sikrere og lettere batterier ville også i høj grad gavne pansrede køretøjers støjvagtsfunktioner og forlænge missionstiden for mindre ubemandede luftfartøjer, der kunne gøre en forskel mellem at vende tilbage til basen eller ej, "Sagde Borodin.

Et afgørende aspekt af denne forskning er det samarbejdende aspekt, som Borodin siger gør indsatsen så lovende.

"Samarbejde med verdensledende grupper som professor Yushins gruppe fra Georgia Tech er afgørende for at blive på forkant med den hurtigt skiftende teknologi, "Borodin sagde." Forsknings- og udviklingsfremskridt accelereres kraftigt ved at kombinere ideer og udvide ARL-kapaciteter og ekspertise med både grundlæggende forståelse af underliggende elektrokemiske processer udført gennem modellering og simuleringer og state-of-the-art syntese- og karakteriseringsevner. "

Dette arbejde understøtter Army Modernization Priority of Soldier Lethality ved at levere batterier med højere energitæthed til soldater for at øge deres missionsvarighed, reducere belastningen, og øge sikkerheden i forhold til nuværende batteriteknologier.

Yderligere forbedring af elektrolytkonduktivitet i fast tilstand og grænsefladeelektrolytegenskaber er i øjeblikket i gang for at muliggøre fremtidig kommercialisering af denne klasse af elektrolytter.

Ifølge Borodin, uden for forsvarsministeriet, solide elektrolytter undersøges aktivt på grund af deres potentiale til at erstatte de i øjeblikket anvendte flydende elektrolytter i store formatbatterier til elbiler, leverer kritisk nødvendig forbedring af sikkerheden og udvidelse af køreområdet ud over en lang række applikationer fra backup -strøm og bærbar elektronik.