- 전기 출구없이 바카라 족보 가능
- 내부 전기 저항을 억제하면서 출력 전압을 증가시킬 수있는 요소를 개발했습니다
- IoT와 같은 기존 전자 장치 사용
유기 열전 요소 및 장비 사용을 사용하여 리튬 이온 배터리 바카라 족보 이미지
세계 최초의 세계 최초의 세계 최초의 선임 연구원 Mukoda Masakazu와 Maki Keisuke, Maki Keisuke, Nanomaterial Research Division, Nanomaterial Research Division (이하 AIST)리튬 이온 보조 배터리바카라 족보 할 수있는 다층 유형유기 열전 장치개발되었습니다 유기 열전 재료를 박막으로 압축함으로써 결정 간격을 바꿀 수 있습니다내부 전기 저항우리는 (이후에 "전기 저항"이라고 함)가 감소하는 현상을 발견했습니다 또한,이 특성을 사용하는 다층의 다층에 의한 고전압 외에도전압 부스터 회로를 사용함으로써 리튬 이온 2 차 배터리 바카라 족보기로 충분한 성능을 얻었습니다 발달 된 유기 열전 요소가 바카라 족보기로 사용되면 기존 전자 장치는 주 단위 또는 구성 요소 구조의 설계를 변경하지 않고 사용할 수 있습니다 또한이 요소는 장치의 전원 공급 장치 섹션에 통합 될 수 있기 때문에 열이있는 곳에서는 배터리를 재바카라 족보하거나 교체 할 필요가 없으므로 원격 통신 전자 장치가 오랫동안 안정적으로 작동 할 수 있습니다
현재 리튬 이온 2 차 배터리는 많은 무선 전자 장치에 전원을 공급하는 데 사용됩니다 2 차 배터리는 널리 사용되지만 정기적 인 바카라 족보 또는 교체가 필수적입니다 그러나 전기 자동차 내부에 설치된 센서 장치 또는 공장과 같은 고도에 배터리를 교체하는 것은 종종 어렵습니다 반면, 장비 주변의 열원에서 직접 전기를 생성 할 수있는 열전 요소는 전기 출구에서 배선이 필요하지 않은 잠재적 전원입니다 그러나 열전 요소를 새로운 전원으로 사용하려면 센서 장치 자체의 설계 및 구성 요소 구조를 새로 추가해야합니다 또한 제품 생산 라인을 재 설계해야합니다
열전 요소를 리튬 이온 보조 배터리의 바카라 족보기로 사용할 수 있다면 생산 라인 등을 개선하지 않고도 기존 장비를 사용할 수 있습니다
또한 전기 출구에서 현재 바카라 족보하는 방법으로 일부 장치는 전원 공급 전압 (100 V)에서 몇 v로 전압을 낮추고 과량 에너지가 열로 버려지고 낭비됩니다 반면, 열전 요소를 사용하는 바카라 족보 방법은 이전에 사용되지 않은 열을 사용하여 바카라 족보 할 수 있기 때문에 에너지를 효율적으로 사용할 수 있습니다
우리는 유기 열전 재료 중 하나입니다Pedot/PSS를 사용하여 무선 통신 전원에 사용할 유기 열전 요소를 개발했습니다 열전 요소를 사용하면 전기가 멤버의 끝에서 끝까지 흐르고 열 흐름이 더 어려울 가능성이 높을수록 성능이 높아집니다 시뮬레이션 계산을 사용하여 전기 저항을 최대한 낮게 유지하면서 열 저항을 증가시키고 온도 차이를 크게 제거하기 위해 설계를 개선했습니다 지금까지 열전 요소 중 하나는 100 ° C에서 열원에 배치되고 다른 하나는 자연적으로 냉각되어 40 µW/cm2출력 밀도달성 (120 ° C에서 60 µW/cm2| 전력 밀도) 이 요소는 다양한 센서 및 Bluetooth 무선 통신 (Aisotech Press 발표 2020 년 1 월 21 일)
이번에는 전기 장치에서 전력의 필요성을 개선하지 않고 전자 장치를 사용하는 한 가지 방법으로 리튬 이온 2 차 배터리를 재바카라 족보 할 수있는 열전 요소를 개발했습니다 리튬 이온 2 차 배터리를 바카라 족보하려면 여러 V의 전압이 필요합니다 현재까지 개발 된 유기 열 전기 장치의 출력 전압은 수십 수십 MV의 MV이며, 이는 리튬 이온 2 차 배터리 바카라 족보에 적용하기에 불충분했습니다 따라서 전압 부스터 회로를 사용하여 출력 전압을 늘리고 바카라 족보기로 효율적으로 작동 할 수 있는지 확인했습니다
전압 부스터 회로는보다 효율적으로 작동할수록 유기 열전 요소의 입력 전압이 클수록 요소의 전기 저항이 낮아집니다 지금까지 개발 된 전력 밀도 : 40 µW/cm2를 사용하여 리튬 이온 2 차 배터리를 바카라 족보하기 위해 전압 부스터 회로를 작동시킬 때 필요한 전압을 얻으려면 최소 750 개의 PEDOT/PSS를 직렬로 쌓아야합니다 이 시점의 총 중량은 30g 이상입니다 또한, 시리즈의 수가 증가함에 따라, 전기가 흐르는 거리가 증가하고 전기 저항이 약 500 Ω로 증가하여 크게 큰 출력을 초래합니다
따라서 출력 밀도의 관점에서, 우리는 PEDOT/PSS의 필름 두께 (필름 두께 20 µm)를 최적화 하고이 박막을 스태킹하고 압착함으로써 열전 요소의 전기 저항이 상당히 감소하여 고압 및 낮은 전기 저항성을 모두 달성 함을 발견했습니다 새로 개발 된 요소를 사용하여 전압 부스터 회로를 사용하여 리튬 이온 보조 배터리를 바카라 족보하는 데 사용할 수있는 출력을 성공적으로 달성했습니다
우리는 상업적으로 이용 가능한 리튬 이온 2 차 배터리 (정격 전압 : 24 V)를 바카라 족보 할 수있는 유기 열전 장치를 개발하는 것을 목표로했습니다 전압 부스터 회로는 24V의 전압을 얻기 위해 사용되었습니다 입력 측면 인 유기 열전 요소의 출력 밀도를 증가시킴으로써 전압 부스터 회로를 효율적으로 작동 할 수 있습니다 또한, 열전 요소의 출력 밀도를 개선하기 위해, 고전압 및 낮은 전기 저항을 달성하는 것이 중요하다 또한, 가벼운 유기 물질의 이점을 활용하기 위해, 우리는 요소가 더 커지는 것을 피하는 것을 목표로했다 예를 들어, 우리 주변의 버튼 배터리의 무게는 6g 미만입니다 우리는 그보다 적은 무게로 재바카라 족보 할 수있는 장치를 만들려고 노력했습니다
이전 유기 열전 요소 (출력 밀도 40 µW/cm2, 층 수 100, 무게 5 g, 길이 22 mm x 너비 22 mm x 너비 5 mm), pedot/pss 당 필름 두께는 50 µm였으며, 필름 형성에 우선 순위 출력 전압은 시트 수 (시리즈 수)에 의해 결정되므로 시트 당 두께를 줄이고 수를 늘리면 동일한 크기 (라미네이팅 너비)로 전압을 늘릴 수 있어야합니다 그러나 전류 흐름 경로가 좁아지면 시트 당 전기 저항이 증가합니다 또한, 쌓인 시트의 수를 늘리면 전류가 흐르는 거리가 증가하고 전체 장치의 전기 저항도 증가합니다 따라서 필름 두께로 전압 및 전기 저항이 어떻게 변하는 지 계산할 때 최대 출력 밀도가 20 µm의 필름 두께에서 달성되고 폭 5mm의 출력 밀도는 46 µW/cm입니다2를 예측했다 50 µm의 필름 두께에서 40 µW/cm2에서 15% 개선입니다
두께가 20 µm 인 Pedot/PSS 요소는캐스트 메소드이 출력 밀도는 이전에 예상보다 훨씬 높으며 전압 부스터 회로의 작동에 충분합니다2이제 시작되었습니다 이 값은 50 µm의 필름 두께에서 40 µw/cm2전기 특성을 검사 한 후, 우리는 필름의 전기 저항이 예상보다 낮다는 것을 발견했습니다 X- 선 회절 측정에 의해, 얇은 필름의 결정 구조는 압축에 의해 분석되었고, PEDOT/PSS의 결정 간격이 좁아 졌음을 확인 하였다 PEDOT/PSS는 전기 전도성 부품 (PEDOT) 및 단열 부품 (PSS)으로 구성되지만 압축으로 인해 크리스탈 간격이 좁아 지므로 전기 전도성 부품이 서로 더 가까워지면 전기가 통과하기가 더 쉬워집니다
그림 1은 새로 개발 된 유기 열전 장치의 사진과 구조적 다이어그램입니다 이 요소 (총 스택 시트 200, 길이 22 mm x 너비 22 mm x 너비 6 mm)는 직렬로 4 개의 단위에 연결되어 전기 저항을 11Ω으로 줄입니다 무게는 5g입니다
그림 1 새로 개발 된 유기 열전 장치
그림 2는 그림 1에 표시된 유기 열전 요소와 전압 부스터 회로를 사용하여 시판되는 리튬 이온 2 차 배터리에 대한 바카라 족보 테스트 결과를 보여줍니다 고온 측 (열원 온도)의 온도는 100 ° C*바카라 족보이 시작된 후 배터리 출력 전압이 빠르게 상승하여 3 시간 내에 정격 전압 24V에 도달합니다 그 후, 전압은 시간이 지남에 따라 거의 일정하게 유지되며, 이는 그것이 바카라 족보되고 있음을 나타냅니다 36 시간 후, 전압이 다시 상승하기 시작했으며,이 시점에서 바카라 족보이 완료되었음을 확인했습니다 우리는 3 개월 동안 지속적인 사용 테스트를 수행하고 출력 값이 정기적 인 관찰과 동일하다는 것을 확인했으며, 따라서이 유기 열전 요소의 바카라 족보 성능은 악화되지 않습니다 사용 된 전압 부스터 회로는 이번에 개발 된 유기 열전 요소와 함께 60 ° C 이상의 고온 말기 온도에서 작동합니다 온도가 낮을수록 열전 요소의 출력 전압이 낮아지고 전압 부스터 회로의 효율도 감소합니다 이론적 계산에 따르면 바카라 족보 시간은 80 ° C에서 열원의 경우 약 50mV의 출력 전압에서 60 시간, 60 ° C에서 열원의 경우 약 30 mV의 출력 전압에서 100 시간이 될 것으로 예상됩니다
이 열전 요소는 보조 배터리의 바카라 족보기로 사용할 수 있으며 센서 및 무선 통신의 전원으로도 사용할 수 있습니다 가열원에는 자동차 및 공장의 배관, 난방 쿠커 및 온수기, 여름 농업 주택 표면, 태양 전지판 및 겨울 난방 장비가 포함됩니다 또한 온도 차이가있는 한 뜨거운 장소뿐만 아니라 건물 내부와 외부의 온도 차이를 이용할 수 있습니다
그림 2 유기 열전 요소를 사용한 리튬 이온 배터리의 바카라 족보 테스트 결과
*이 시점의 온도 차이는 40 ° C (천연 냉각), 출력 전압은 70mV이고 출력은 94 μW
PEDOT/PSS의 결정 구조와 전기 전도도 사이의 관계를 추가로 조사함으로써, 얇아지기 및 라미네이팅 기술은 유기 열전 장치를 사용하여 바카라 족보을 완료하는 데 필요한 시간을 더욱 발전시킬 것이다 우리는 제품의 무게를 더욱 줄이고 대용량 상업용 코인 셀 배터리를 바카라 족보하거나 모든 상업용 코인 세포 배터리를 교체 할 수있는 유기 열전 장치를 개발하는 것을 목표로합니다