يتم شحن بطارية Li-Ion الشفافة بواسطة الضوء

أظهر المخترعون اليابانيون بطارية ليثيوم أيون شفافة مع طبقة رقيقة جدًا من الأقطاب الكهربائية التي تشحن البطارية. في المستقبل ، يمكن لهذه المواد أن تغطي نوافذ المباني ، ونوافذ السيارات كصبغة ، وغيرها من الأسطح الشفافة التي ستولد تيارًا كهربائيًا.

بدأ تطوير بطارية نقل الضوء في عام 2013 ( pdf ) ، وفي 27 أغسطس 2015 ، تم تقديم نموذج أولي فعال في Innovation Japan 2015 .

المخترعون هم مجموعة من الباحثين بقيادة ميتسونوبو ساتو ، رئيس جامعة كوجاكوين ، طوكيو ، وأستاذ في قسم الفيزياء التطبيقية في كلية الهندسة المتقدمة في هذه الجامعة.

في غياب ضوء الشمس ، تنقل المادة الضوء بشكل جيد: على سبيل المثال ، عند طول موجة 550 نانومتر يتوافق مع الضوء الأخضر ، فإن شفافية البطارية المفرغة هي 60 ٪ ... في وجود ضوء الشمس ، تبدأ البطارية في تراكم الشحنة ، وتزداد كثافة الليثيوم على الأقطاب الكهربائية ، ويتغير تكافؤ المواد ، بحيث يتغير المستوى يتم تخفيض الشفافية إلى 30٪.



في عام 2013 ، كان المكون بالكهرباء الرئيسي للقطب الموجب هو Li ₃ Fe ₂ (PO ₄ ) ₃(LFP) ، وللقطب السالب - Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ (LTO) و LiPF ₆ (سداسي فلورو فوسفات الليثيوم). تستخدم هذه المواد على نطاق واسع في إنتاج بطاريات الليثيوم أيون التقليدية.

إن إنجاز المخترعين هو أنهم كانوا قادرين على تقليل سمك الأقطاب الكهربائية إلى 80-90 نانومتر وصنع أغشية شفافة تقريبًا: الكاثود 80 نانومتر ، الأنود 90 نانومتر. يوضح الرسم البياني شفافية أفلام LFP و LTO للموجات ذات الأطوال المختلفة.



يوضح الرسم البياني التالي شفافية البطارية بالكامل قبل وبعد الشحن.



يتم شحن البطاريات بواسطة ضوء الشمس أو مصدر آخر مشرق للضوء. تم إصلاح جهد الخرج عند 3.6V. في الظروف المعملية ، تحملت البطارية عشرين دورة من الشحن / التفريغ مع عدم فقد الأداء تقريبًا.



تم تعديل الإصدار الجديد من البطارية في عام 2015 مقارنة بالعينة قبل عامين. وأفيد أن بعض المواد الكيميائية قد حلت محلها مواد أخرى ، ولكن ورقة علمية تصف التصميم الجديد لم تنشر بعد. في Innovation Japan 2015 ، أظهر المخترعون كيف يتم تفريغ البطارية خمس مرات وشحنها من الأشعة فوق البنفسجية القريبة بكثافة تدفق طاقة تبلغ 10 مللي واط / سم ² ، أي حوالي عشر ضوء الشمس.

Source: https://habr.com/ru/post/ar384161/