Νέα σχεδίαση μπαταρίας ιόντων λιθίου που είναι 2.000 φορές πιο ισχυρή, επαναφορτίζεται 1.000 φορές πιο γρήγορα

Πανεπιστήμιο του Ιλλινόις, μπαταρία ιόντων λιθίου 3D πορώδους μικροδομής

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Urbana-Champaign έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου που είναι 2.000 φορές πιο ισχυρή από τις συγκρίσιμες μπαταρίες. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό δεν είναι απλώς ένα εξελικτικό βήμα στην τεχνολογία μπαταριών, «Είναι μια νέα τεχνολογία ενεργοποίησης… σπάει τα κανονικά πρότυπα ενεργειακών πηγών. Μας επιτρέπει να κάνουμε διαφορετικά, νέα πράγματα. '

Επί του παρόντος, η αποθήκευση ενέργειας έχει να κάνει με ανταλλαγές. Μπορείτε να έχετε μεγάλη ισχύ (watt) ή πολύ ενέργεια (watt-hour), αλλά γενικά δεν μπορείτε να έχετε και τα δύο. Υπερπυκνωτές μπορεί να απελευθερώσει μια τεράστια ποσότητα ισχύος, αλλά μόνο για λίγα δευτερόλεπτα. Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να αποθηκεύσουν τεράστια ποσότητα ενέργειας, αλλά περιορίζονται στην μέγιστη ισχύ τους. Αυτό είναι ένα πρόβλημα επειδή οι περισσότερες σύγχρονες εφαρμογές τεχνολογίας αιχμής - smartphone, φορητοί υπολογιστές, ηλεκτρικά οχήματα - απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας και ενέργεια. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επί του παρόντος η καλύτερη λύση για εφαρμογές υψηλής ισχύος και ενέργειας, αλλά ακόμη και τα καλύτερα σχέδια μπαταριών ιόντων λιθίου απαιτούν οι βιομηχανικοί σχεδιαστές και οι ηλεκτρονικοί μηχανικοί να κάνουν σοβαρά συμβιβασμούς κατά τη δημιουργία μιας νέας συσκευής.



Αυτό μας φέρνει τακτοποιημένα στην μπαταρία του Πανεπιστημίου του Ιλινόις, η οποία έχει υψηλότερη πυκνότητα ισχύος από έναν υπερσυμπιεστή, αλλά συγκρίσιμη ενεργειακή πυκνότητα με τις τρέχουσες μπαταρίες νικελίου-ψευδαργύρου και ιόντων λιθίου. Σύμφωνα με το δελτίο τύπου του πανεπιστημίου, αυτή η νέα μπαταρία θα μπορούσε να επιτρέψει στις ασύρματες συσκευές να μεταδίδουν τα σήματά τους 30 φορές πιο μακριά - ή, ίσως πιο χρήσιμα, να είναι εξοπλισμένες με μια μπαταρία που είναι 30 φορές μικρότερη. Εάν αυτό δεν ήταν αρκετό, αυτή η νέα μπαταρία είναι επαναφορτιζόμενη - και μπορεί να φορτιστεί 1.000 φορές πιο γρήγορα από τις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Εν ολίγοις, αυτή είναι μια ονειρική μπαταρία. (Βλέπω:Η DoE ζητά μια χημική μπαταρία χωρητικότητας 5x, εντός 5 ετών - μπορεί να γίνει;)



Διάγραμμα που απεικονίζει το Πανεπιστήμιο του Ιλλινόις

Αυτές οι τεράστιες προόδους προέρχονται από μια ολοκαίνουργια κάθοδο και δομή ανόδου, που πρωτοστάτησαν από τους ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ιλινόις. Στην ουσία, μια τυπική μπαταρία ιόντων λιθίου έχει συνήθως μια συμπαγή, δισδιάστατη άνοδο από γραφίτη και μια κάθοδο από άλας λιθίου. Η νέα μπαταρία του Illinois, από την άλλη πλευρά, έχει πορώδη, τρισδιάστατη άνοδο και κάθοδο. Για να δημιουργήσουν αυτήν τη νέα δομή ηλεκτροδίου, οι ερευνητές δημιουργούν μια δομή πολυστυρολίου (Styrofoam) σε ένα γυάλινο υπόστρωμα, ηλεκτρόδιο απόθεμα νικελίου στο πολυστυρόλιο και, στη συνέχεια, ηλεκτροκατάθεση νικέλιο-κασσίτερο στην άνοδο και διοξείδιο του μαγγανίου στην κάθοδο. Το παραπάνω διάγραμμα κάνει καλή δουλειά για να εξηγήσει τη διαδικασία.



Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι αυτά τα πορώδη ηλεκτρόδια έχουν μια τεράστια επιφάνεια, επιτρέποντας να πραγματοποιηθούν περισσότερες χημικές αντιδράσεις σε ένα δεδομένο χώρο, παρέχοντας τελικά μια τεράστια ώθηση στην ταχύτητα εκφόρτισης (ισχύς εξόδου) και φόρτιση. Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει αυτήν την τεχνολογία για να δημιουργήσουν μια μικρο-μπαταρία μεγέθους κουμπιού και μπορείτε να δείτε στο παρακάτω γράφημα πόσο καλά συγκρίνεται η μπαταρία τους με ένα συμβατικό κελί Sony CR1620. Η ενεργειακή πυκνότητα είναι ελαφρώς χαμηλότερη, αλλά η πυκνότητα ισχύος είναι 2.000 φορές μεγαλύτερη. Στο αντίθετο άκρο του φάσματος αιμορραγίας - αυξημένη ενεργειακή πυκνότητα, αλλά χαμηλότερη πυκνότητα ισχύος - τότε Η μπαταρία λιθίου-αέρα της IBM οδηγεί αυτήν τη στιγμή τη συσκευασία.

Πυκνότητα ενέργειας έναντι πυκνότητας ισχύος για μια ποικιλία τεχνολογιών μπαταριών, συμπεριλαμβανομένου του Πανεπιστημίου του Ιλλινόις

Πυκνότητα ενέργειας έναντι πυκνότητας ισχύος για μια ποικιλία τεχνολογιών μπαταριών, συμπεριλαμβανομένης της νέας μπαταρίας ιόντων λιθίου ανοδικής / καθόδου του Πανεπιστημίου του Ιλινόις

Στην πραγματική χρήση, αυτή η τεχνολογία πιθανότατα θα χρησιμοποιηθεί για τον εξοπλισμό καταναλωτικών συσκευών με μπαταρίες πολύ μικρότερες και ελαφρύτερες - φανταστείτε ένα smartphone με μπαταρία το πάχος μιας πιστωτικής κάρτας, το οποίο μπορεί να επαναφορτιστεί σε λίγα δευτερόλεπτα. Θα υπάρχουν επίσης πολλές εφαρμογές έξω από τον χώρο του καταναλωτή, σε ρυθμίσεις υψηλής ισχύος, όπως λέιζερ και ιατρικές συσκευές, και σε άλλους τομείς που συνήθως χρησιμοποιούν υπεραπυκνωτές, όπως αυτοκίνητα της Formula 1 και ηλεκτρικά εργαλεία γρήγορης επαναφόρτισης. Ωστόσο, για να συμβεί αυτό, το Πανεπιστήμιο του Ιλλινόις θα πρέπει πρώτα να αποδείξει ότι η τεχνολογία τους κλιμακώνεται σε μεγαλύτερα μεγέθη μπαταριών και ότι η διαδικασία παραγωγής δεν είναι απαγορευτικά δαπανηρή για την εμπορική παραγωγή. Ελπίζω.



Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com