Površinski posredovana baterija može učiniti vrijeme punjenja električnog vozila samo nekoliko minuta

Auctor Iflowpower - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

Uporedite superkondenzatore i baterije, kao što je prikazano u bateriji posredovanoj na površini koja ima tri različite debljine elektroda, i velike gustine snage i velike gustine energije. Izvor: Gdje je American Chemistry Society, to je kao proboj u tehnologiji baterija, ali nije baterija. Nanotekinstruments, Inc.

i njene podružnice, Angstronmaterials, Inc. Ohtona, razvijena Nova specifikacija, koja se koristi za dizajniranje opreme za skladištenje energije, ovisno o brzom šatlu velikog broja litijum jona u elektrodi, ova elektroda ima veliku površinu grafena. Ovaj uređaj za pohranu energije može se pokazati vrlo korisnim za električna vozila, što može smanjiti vrijeme punjenja, skraćeno sa manje od minute sa sati.

Druge aplikacije mogu uključivati ​​skladištenje obnovljive energije (npr. skladištenje solarne energije i energije vjetra) i pametne mreže. Istraživači su rekli da je ovaj novi uređaj litijum-jonska izmjenjivačka baterija za površinsku funkciju grafena, ili jednostavnije, površinski posredovana baterija (SMCS: Surface-Mediatedcells). Iako trenutna oprema koristi neotvorene materijale i strukture, ona već može premašiti litijum-jonske baterije i superkondenzatore.

Ovaj novi uređaj može isporučiti 100 kilovata po kilovatu baterije, 100 puta više od komercijalnih litijum-jonskih baterija, 10 puta veće od superkondenzatora. Što je veća gustina snage, veća je brzina prijenosa energije (može rezultirati većom brzinom punjenja). Osim toga, ova nova baterija može pohraniti gustinu energije od 160 vati po kilogramu baterije, što je uporedivo sa komercijaliziranom litijum-jonskom baterijom, 30 puta većom od tradicionalnog superkondenzatora.

Što je veća gustina energije, to se više energije može uskladištiti, više energije se skladišti (uz dužu kilometražu vožnje električnih vozila). Ako postoji ista težina opreme, trenutna površinski posredovana baterija i litijum-jonske baterije mogu se koristiti za električna vozila, a osnivač Nano Instrument i Angerstron Materials Company Zajednički osnivač Jiang Bauz (Borz.jang) Rečeno je da je naša površinski posredovana baterija slična trenutnoj litij-ionskoj bateriji, može dodatno povećati gustoću energije, tako da može poboljšati i gustoću energije.

Međutim, u principu, površinski posredovane baterije mogu se napuniti za nekoliko minuta (ne može biti manje od jedne minute), a ne satima, baš kao litijum-jonska baterija koja se koristi u električnim vozilima. Jiang Bauldz i njegov partner u Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

i Angersmia Material Company objavili su ovu studiju, koja predstavlja studiju opreme za skladištenje energije sljedeće generacije, objavljenu u najnovijem "Nano Expressu" (Nanoletters). Obje kompanije su specijalizirane za komercijalizaciju nanomaterijala, Angerstrong je najveći svjetski proizvođač nanogranita (NGPS: Nanographeneplatelets). Baš kao što istraživači objašnjavaju u svom istraživanju, postoje svoje snage i slabosti u skladištenju energije, baterijama i superkondenzatorima.

Iako je gustoća energije litijum-jonskih baterija (120-150 vat/kg) mnogo veća od superkondenzatora (5 vati/kg), ova baterija ima nisku gustinu snage (1 kW/kg baterija), usporedite 10 kW/kg baterije). Mnogi istraživački timovi su uložili napore da dodaju gustinu snage litijum-jonske baterije, poboljšaju gustinu energije superkondenzatora, ali ove dve oblasti i dalje imaju velike izazove. Budući da se isporučuje novi okvir, može se koristiti za uređaje za skladištenje energije, tako da ova površinski posredovana baterija omogućava istraživačima da zaobiđu ove izazove.

Razvijte ovaj novi uređaj za skladištenje energije, smanjujući jaz između performansi litijum-jonske baterije i superkondenzatora, rekao je Jiang Bauz. Što je još važnije, ovaj fundamentalno novi okvir za proizvodnju uređaja za skladištenje energije, koji omogućava istraživačima da postignu visoku gustinu energije, ali i visoku gustinu snage, bez žrtvovanja jedni za druge. Površinski posredovana baterijska elektroda ima veliku površinu, tako da se velika količina iona brzo prenosi, donoseći brzo vrijeme punjenja.

Izvor: Ključ za površinski posredovane performanse baterije američke kemije je da katoda i anoda sadrže vrlo veliku površinu grafena. Prilikom proizvodnje baterija, istraživači stavljaju metalni litijum (u obliku čestica ili metalne folije) u anodu. U prvom ciklusu pražnjenja litijum se jonizuje, broj dovedenih litijum jona je veći nego u litijum jonskoj bateriji.

Kada se koristi baterija, ovi ioni migriraju na katodu kroz tekući elektrolit, u pore katode kako bi dosegli veliku površinu grafena u katodi. Tokom procesa punjenja, velika količina fluksa litijum jona brzo migrira sa katode na anodu. Vrlo velika površina elektrode, tako da se velika količina iona brzo prebaci, velika snaga i gustoća energije.

Istraživači su objasnili da površina porozne elektrode (a ne u blok elektrodi, kao baterija u bateriji) ne troši dugotrajan proces umetanja. Tokom ovog procesa, litijum joni moraju biti umetnuti između elektroda, što predstavlja važno vreme punjenja baterije. U ovoj studiji, iako su istraživači koristili veliki broj različitih vrsta grafita, pripremljeni su različiti tipovi grafena (oksidirani, reducirani jednoslojni i višeslojni grafen), ali su ovi materijali i konfiguracije dodatno analizirani kako bi se optimizirao ovaj uređaj.

S jedne strane, istraživači planiraju dalje proučavanje ciklusa trajanja ove baterije. Do sada su otkrili da ovi uređaji mogu zadržati 95% kapaciteta nakon 1000 ciklusa, čak i nakon 2000 ciklusa, još uvijek nema naznaka dendrita. Istraživači također planiraju raspravljati o različitim mehanizmima skladištenja litijuma u odnosu na performanse opreme.

Procjenjujemo da komercijalizacija površinske tehnologije baterija neće imati velikih prepreka, rekao je Jiang Bauz. Iako se trenutni grafen prodaje po visokoj cijeni, Angerstron Materials Company aktivno proširuje snagu proizvodnje grafena. Očekuje se da će u naredne 1-3 godine troškovi proizvodnje grafita biti značajno smanjeni.