முதுகெலும்பு போல வடிவமைக்கப்பட்ட, புதிய வடிவமைப்பு குறிப்பிடத்தக்க நெகிழ்வுத்தன்மை, அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் நிலையான மின்னழுத்தத்தை எவ்வாறு நெகிழச் செய்தாலும் அல்லது முறுக்கியிருந்தாலும் செயல்படுத்துகிறது
நெகிழ்வான மற்றும் அணியக்கூடிய மின்னணுவியல் போக்கு வேகமாக உயர்ந்து வருகிறது. ஸ்மார்ட் கைக்கடிகாரங்கள், ஸ்மார்ட் கிளாஸ், சென்சார்கள் மற்றும் ஸ்மார்ட்போன்கள், டேப்லெட்டுகள் மற்றும் டி.வி போன்ற நெகிழ்வான காட்சிகள் போன்றவை. அதிக செயல்திறன் கொண்ட நெகிழ்வான பேட்டரிகளுக்கான இந்த தேவையும் அதிகரித்தது. இப்போது வரை, லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி இரண்டையும் பெற ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிக்கல்களை எதிர்கொள்கின்றனர்.
கொலம்பியா பொறியியலில் பயன்பாட்டு இயற்பியல் மற்றும் கணிதத் துறையில் பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் உதவி பேராசிரியர் யுவான் யாங் மற்றும் அவரது குழு இந்த சவால்களை எதிர்கொள்ளக்கூடிய ஒரு முன்மாதிரி ஒன்றை உருவாக்கியது. யுவான் குழு மனித முதுகெலும்பு போன்ற நெகிழ்வான பேட்டரி முன்மாதிரியை வடிவமைத்தது, இது அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியுடன் அற்புதமான நெகிழ்வுத்தன்மையை அனுமதிக்கிறது, மேலும் நிலையான மின்னழுத்தத்தையும் வழங்குகிறது, அது எவ்வாறு முறுக்கப்பட்ட அல்லது நெகிழ்ந்தாலும் பரவாயில்லை.
"எங்கள் முன்மாதிரியின் ஆற்றல் அடர்த்தி இதுவரை அறிவிக்கப்பட்ட மிக உயர்ந்த ஒன்றாகும்" என்று யாங் கூறுகிறார். "சிறந்த மின் வேதியியல் மற்றும் இயந்திர பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு நெகிழ்வான முதுகெலும்பு போன்ற லித்தியம் அயன் பேட்டரியைத் தயாரிப்பதற்கான எளிய மற்றும் அளவிடக்கூடிய அணுகுமுறையை நாங்கள் உருவாக்கியுள்ளோம். எங்கள் வடிவமைப்பு முதல் தலைமுறை, நெகிழ்வான, வணிக லித்தியம் அயன் பேட்டரி என மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய வேட்பாளர். நாங்கள் இப்போது வடிவமைப்பை மேம்படுத்தி அதன் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறோம். ”
ஜிம்மில் உடற்பயிற்சி செய்யும் போது முதுகெலும்புகளின் மென்மையான இயக்கத்தால் ஈர்க்கப்பட்ட யுவான் குழு. ஒரு மனித முதுகெலும்பு மிகவும் நெகிழ்வானது மற்றும் இயந்திர ரீதியாக வலுவானது. அதே வடிவமைப்பில் பேட்டரியை உருவாக்க யுவான் முதுகெலும்பு மாதிரியைப் பயன்படுத்தினார். முன்மாதிரி ஒரு பரந்த மற்றும் திடமான பகுதியைக் கொண்டுள்ளது, இது மின்முனைகளை ஒன்றாக இணைக்கும் மெலிதான நெகிழ்வான பகுதியைச் சுற்றி மின்முனைகளை முறுக்குவதன் மூலம் ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியும். மனித முதுகெலும்பு வடிவமைப்பின் படி மின்முனைகள் “முதுகெலும்புகள்” மற்றும் நெகிழ்வான பகுதி “மஜ்ஜை” குறிக்கிறது.
"உறுதியான மின்முனை பகுதியின் அளவு நெகிழ்வான தொடர்புகளை விட கணிசமாக பெரிதாக இருப்பதால், அத்தகைய நெகிழ்வான பேட்டரியின் ஆற்றல் அடர்த்தி நிலையான வணிக பேக்கேஜிங்கில் ஒரு பேட்டரியின் 85 சதவீதத்தை விட அதிகமாக இருக்கும்" என்று யாங் விளக்குகிறார். "முழு கட்டமைப்பிலும் செயலில் உள்ள பொருட்களின் அதிக விகிதம் இருப்பதால், எங்கள் முதுகெலும்பு போன்ற பேட்டரி மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் காட்டுகிறது we இது நாம் அறிந்த மற்ற அறிக்கைகளை விட அதிகமாகும். எங்கள் பகுத்தறிவு உயிர்-ஈர்க்கப்பட்ட வடிவமைப்பின் காரணமாக பேட்டரி கடுமையான டைனமிக் இயந்திர சுமை சோதனையிலிருந்து வெற்றிகரமாக தப்பித்தது. ”
யுவானின் குழு அனோட் / பிரிப்பான் / கேத்தோடு / பிரிப்பான் ஆகியவற்றை நீண்ட கீற்றுகளாகப் பிரித்து பல “கிளைகளுடன்” “முதுகெலும்பில்” இருந்து 90 டிகிரி நீட்டிக்கிறது. பின்னர் அவை முதுகெலும்பில் உள்ள முதுகெலும்புகளைப் போல ஆற்றலைச் சேமிப்பதற்கான தடிமனான அடுக்குகளை உருவாக்க முதுகெலும்பைச் சுற்றியுள்ள ஒவ்வொரு கிளையையும் மடக்குகின்றன. இந்த தனித்துவமான வடிவமைப்பைக் கொண்டிருப்பதால், சாதனத்தின் முழு நீளத்துடன் ஒப்பிடும்போது, முதுகெலும்பு போன்ற அடுக்குகளின் நீளமான சதவீதத்தால் மட்டுமே பேட்டரியின் ஆற்றல் அடர்த்தி வரையறுக்கப்படுகிறது, இது 90 சதவீதத்திற்கு மேல் எளிதில் எட்டக்கூடியது.
சைக்கிள் ஓட்டுவதன் மூலம் முன்மாதிரியை சோதித்த அவர்கள் நிலையான மின்னழுத்த வெளிப்பாட்டைக் கண்டறிந்தனர், அவற்றின் முன்மாதிரியின் இயந்திர நிலைத்தன்மையை உறுதிப்படுத்தினர். வெளியேற்றத்திற்குப் பிறகும் அவை நெகிழ்ந்து முறுக்கப்பட்டன, ஆனால் வடிவமைப்பு மின்னழுத்த வெளிப்புறத்தை பாதிக்கவில்லை என்பது சரியானது. அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தி மற்றும் திறன் தக்கவைப்புடன் பேட்டரியை வைப்பதன் மூலம் சோதனை செய்யப்படுகிறது (3C இல் 84 சதவீதம், ஒரு மணி நேரத்திற்கு 1/3 இல் கட்டணம்). முன்மாதிரி டைனமிக் மெக்கானிக்கல் சுமை சோதனையையும் நிறைவேற்றியது.
"எங்கள் முதுகெலும்பு போன்ற வடிவமைப்பு வழக்கமான வடிவமைப்புகளை விட இயந்திரத்தனமாக வலுவானது" என்று யாங் கூறுகிறார். "நெகிழ்வான லி-அயன் பேட்டரிகளைத் தயாரிப்பதற்கான எங்கள் உயிர்-ஈர்க்கப்பட்ட, அளவிடக்கூடிய முறை நெகிழ்வான சாதனங்களின் வணிகமயமாக்கலை பெரிதும் முன்னேற்றும் என்று நாங்கள் எதிர்பார்க்கிறோம்."