Uus liitiumioonakude disain, mis on 2000 korda võimsam ja laeb 1000 korda kiiremini

Illinoisi ülikool, 3D poorse mikrostruktuuriga liitiumioonaku

Illinoisi ülikooli Urbana-Champaigni teadlased on välja töötanud uue liitiumioonakude tehnoloogia, mis on 2000 korda võimsam kui võrreldavad patareid. Teadlaste sõnul pole see lihtsalt evolutsiooniline samm akutehnikas: „See on uus võimaldav tehnoloogia ... see rikub energiaallikate tavapäraseid paradigmasid. See võimaldab meil teha erinevaid uusi asju. '

Praegu on energia salvestamine seotud kompromissidega. Teil võib olla palju energiat (vattides) või palju energiat (vatt-tundides), kuid üldiselt ei saa teil mõlemat olla. Superkondensaatorid võib vabastada tohutu hulga energiat, kuid ainult mõneks sekundiks; kütuseelemendid suudavad salvestada tohutult energiat, kuid nende tippvõimsus on piiratud. See on probleem, sest enamik kaasaegseid tehnoloogiaid - nutitelefonid, kantavad arvutid, elektrisõidukid - vajavad palju energiat ja energia. Liitiumioonakud on praegu parim lahendus suure energia ja energiaga rakenduste jaoks, kuid isegi parimad liitiumioonaku kujundused nõuavad, et tööstusdisainerid ja elektroonikainsenerid uue seadme loomisel tõsiseid kompromisse teeksid.



Mis viib meid kenasti Illinoisi ülikooli akule, mille võimsustihedus on suurem kui superkondensaatoril, kuid mis on võrreldav praeguste nikkel-tsink- ja liitium-ioonakudega. Vastavalt ülikooli pressiteade, võib see uus aku lubada traadita seadmetel signaale edastada 30 korda kaugemal - või võib-olla veelgi kasulikum - varustada 30 korda väiksema akuga. Kui sellest ei piisanud, on see uus aku taaslaetav - ja seda saab laadida 1000 korda kiiremini kui tavalisi liitiumioonakusid. Ühesõnaga, see on unistuste patarei. (Vt:DoE nõuab viie aasta jooksul 5x mahutavusega keemiakut - kas seda saab teha?)



Illinoisi ülikooli illustreeriv skeem

Need tohutud edusammud tulenevad uhiuust katoodi ja anoodi struktuurist, mille algatasid Illinoisi ülikooli teadlased. Põhimõtteliselt on tavalisel liitiumioonakuil tahke kahemõõtmeline grafiidist anood ja liitiumsoolast katood. Illinoisi uuel akul on seevastu poorne, kolmemõõtmeline anood ja katood. Selle uue elektroodistruktuuri loomiseks ehitavad teadlased klaasist substraadile polüstüreeni (vahtpolüstürool) struktuuri, polüstüreenile elektrodepositsiooniga nikli ja seejärel anoodile elektroodipositsiooniga nikkel-tina ja katoodile mangaandioksiidi. Ülaltoodud diagramm aitab protsessi selgitada.



Lõpptulemus on see, et nendel poorsetel elektroodidel on tohutu pind, mis võimaldab antud ruumis toimuda rohkem keemilisi reaktsioone, andes lõppkokkuvõttes tohutu tõuke tühjenduskiirusele (väljundvõimsusele) ja laadimisele. Siiani on teadlased seda tehnoloogiat kasutanud nööbisuuruse mikropatarei loomiseks ja allpool olevalt graafikult näete, kui hästi on nende aku võrreldav tavalise Sony CR1620 nööpelemendiga. Energiatihedus on veidi väiksem, kuid võimsustihedus on 2000 korda suurem. Verejooksu serva teises otsas - suurenenud energiatihedus, kuid väiksem võimsustihedus - siis Praegu juhib pakki IBMi liitiumõhu aku.

Energiatihedus ja võimsustihedus mitmesuguste akutehnoloogiate, sealhulgas Illinoisi ülikooli jaoks

Energiatihedus ja võimsustihedus mitmesuguste akutehnoloogiate jaoks, sealhulgas Illinoisi ülikooli uus mikrostruktuuriga anood / katood liitiumioonaku

Reaalses kasutuses kasutatakse seda tehnoloogiat tõenäoliselt tarbeseadmete varustamiseks palju väiksemate ja kergemate akudega - kujutage ette krediitkaardi paksuse akuga nutitelefoni, mida saab mõne sekundi jooksul uuesti laadida. Samuti on palju rakendusi väljaspool tarbijaruumi, suure võimsusega seadmetes, nagu näiteks laserid ja meditsiiniseadmed, ning muudes piirkondades, kus tavaliselt kasutatakse superkondensaatoreid, näiteks vormel 1 autod ja kiirlaaditavad elektritööriistad. Selle juhtumiseks peab Illinoisi ülikool kõigepealt tõestama, et nende tehnoloogia laieneb suuremate patareide mõõtmetele ja et tootmisprotsess pole kommertskasutuseks ülemäära kallis. Siin on lootus.



Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com