ሳይንሳዊ መሰረትን ቴክኖሎጂካዊ መንገድን ዲዛይን ንብረት ባትሪ

ኣፈጻጽማ ንብረት ባትሪ ብቐጥታ ንጽቕጥቕጥ ጸዓት፡ ዕድመ ዑደትን ድሕነትን መኽዘን ጸዓት ይውስን። መትከላት ዲዛይንኦም ነቲ ኣብ መንጎ ሞያታት ዝግበር ምርምር ሳይንስ ንብረት፣ ኤሌክትሮኬሚስትሪን ኮምፑተሽናል ሳይንስን ዘወሃህድ እዩ። ሕመረት ዘመናዊ ዲዛይን ንብረት ባትሪ ኣብ ምምሕያሽ ኤሌክትሮኒካዊ ኣቃውማ፣ ምዕባይ ቅልጣፈ መጓዓዝያ ኣዮንን ምምሕያሽ ምርግጋእ መተሓላለፊ ብኣቶሚክ-ደረጃ ምትላልን እዩ።

ብኤሌክትሮኒካዊ ኣረኣእያ፡ ኣቃውማ ባንድ ናይ ኤሌክትሮድ ንብረታት ንጥፈታቶም ሬዶክስ ይውስን። ንኣብነት፡ መሰጋገሪ ብረት ኦክሳይድ (ከም LiCoO2) ብመኽሰብን ክሳራን d-ኦርቢታል ኤሌክትሮናት ኣቢሎም ምእታውን ምውጻእን ሊትየም ኣዮን ይበጽሑ። ልዑል-ቮልቴጅ ዘለዎም ካቶድ ንብረት ምህዛን ናይ መሰጋገሪ ብረታት ናይ ቫለንስ ኩነታትን ናይ ምውህሃድ ሃዋህውን ምትዕጽጻፍ የድሊ። ምትእትታው መተሓላለፍቲ ተወሰኽቲ (ከም ካርቦን ናኖቱብ) ሰለስተ-መኣዝናዊ መርበብ መጓዓዝያ ኤሌክትሮን ክሃንጽን ንመጋጠሚ ተጻዋርነት ከጉድልን ይኽእል። መጓዓዝያ ኣዮን ብዝምልከት፡ ደረቕ-ኩነታት ኤሌክትሮላይት ንብረታት (ከም ሳልፋይድ Li₆PS5Cl) ንኣዮን ቻነላት ንምስፋሕን ቁጽሪ ምትሕልላፍ ኣዮን ሊትየም ናብ ልዕሊ 0.9 ንምዕባይን ንመዐቀኒታት ላቲስ ምምሕያሽ ይገብሩ።

ማተርያል መዋቕራዊ ዲዛይን እውን ወሳኒ እዩ። ናኖስኬሊንግ ስትራተጂታት (ከም ምጉዳል ስፍሓት ንጥረ ነገራት ሲሊኮን ኣኖድ ናብ ትሕቲ 100nm) ኣብ እዋን ቻርጅን ዲስቻርጅን ንዝፍጠር ምስፍሕፋሕ ድምጺ ከቃልሉ ይኽእሉ። ፖሮስ መዋቕራዊ ዲዛይናት (ከም ብደረጃ ደረጃ ፖሮስ ካርቦን ማተርያላት) ፍሉይ ስፍሓት ገጽ ብምውሳኽ ንኤሌክትሮላይት ርስሓት የዕብዩ። ኣብ ሳይንስ ኮምፑተሽናል ማተርያላት ዝረአ ዘሎ ምዕባለታት ንመስርሕ ርትዓዊ ዲዛይን የቀላጥፎ ኣሎ። ቀዳማይ-መትከላት ስሌታት ኣብ ክልሰ-ሓሳብ ተግባራዊ ጽቕጥቕጥ (DFT) ዝተመርኮሰ ስሌታት ንተርሞዳይናሚክ ምርግጋእን ዝርገሐ ኣዮንን መሰናኽላት ንብረት ክግምቱ ይኽእሉ፣ ሞዴላት ትምህርቲ ማሽን ድማ ክህልዉ ዝኽእሉ ስርዓታት ንብረት ብቕልጡፍ ክምርምሩ ይኽእሉ።

ኣብ መጻኢ ዲዛይን ንብረት ባትሪ ንብዙሕ-መጠን ምትሕብባር ምምሕያሽ ቀዳምነት ክህብ እዩ፣ ኣብ ሰለስተ ሸነኻት ኣቶሚካዊ ኣወዳድባ፣ ኣቃውማ ክሪስታልን ማክሮስኮፒክ ሞርፎሎጂን ናይ ምትእስሳር ሞዴላት ክምስርት እዩ። ምስ ኣብ ቦታኡ ዝርከቡ ሜላታት ባህርያት ብምውህሃድ፡ እዞም ሜላታት ኣብ እዋን ቻርጅን ዲስቻርጅን ኣብ ሓቀኛ ግዜ ንዝፍጠር መዋቕራዊ ፍልቀት ክከታተሉ እዮም፡ ኣብ መወዳእታ ድማ ልዑል-ብቕዓት ዘለዎም ንብረታት ባትሪ ብትኽክል ንምፍጣር የኽእሉ።