Pinnavahendatud aku võib elektrisõiduki laadimisajaks muuta vaid mõne minuti

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

Võrrelge superkondensaatoreid ja patareisid, nagu on näidatud pindvahendatud akul, millel on kolm erinevat paksust elektroodi, nii suure võimsustihedusega kui ka suure energiatihedusega. Allikas: Kus on Ameerika Keemia Selts, see on nagu läbimurre akutehnoloogias, kuid see pole aku. Nanotekinstruments, Inc.

ja selle tütarettevõtted Angstronmaterials, Inc. of Ohton, välja töötatud Uus spetsifikatsioon, mida kasutatakse energiasalvestusseadmete projekteerimiseks, olenevalt suure hulga liitiumioonide kiirest liikumisest elektroodis, sellel elektroodil on suur grafeenipind. See energiasalvestusseade võib osutuda väga kasulikuks elektrisõidukite jaoks, mis võib lühendada laadimisaega, mis on tundidest vähem kui minuti võrra lühenenud.

Muud rakendused võivad hõlmata taastuvenergia salvestamist (nt päikese- ja tuuleenergia salvestamine) ja nutikaid võrke. Teadlased ütlesid, et see uus seade on liitiumioonvahetusaku grafeeni pinna funktsiooni jaoks või lihtsamalt öeldes pinna vahendatud aku (SMCS: Surface-Mediatedcells). Kuigi praegustes seadmetes kasutatakse avamata materjale ja konstruktsioone, võivad need juba ületada liitiumioonakusid ja superkondensaatoreid.

See uus seade suudab toita 100 kilovatti aku kilovati kohta, mis on 100 korda suurem kui kaubanduslikud liitium-ioonakud, 10 korda suurem kui superkondensaatorid. Mida suurem on võimsustihedus, seda kiirem on energia ülekandekiirus (võib põhjustada kiirema laadimiskiiruse). Lisaks suudab see uus aku salvestada energiatihedust 160 vatti aku kilogrammi kohta, mis on võrreldav kaubanduslikult müüdava liitiumioonakuga, mis on 30 korda suurem kui traditsioonilisel superkondensaatoril.

Mida suurem on energiatihedus, seda rohkem energiat saab salvestada, seda rohkem energiat salvestatakse (elektrisõidukite pikema läbisõiduga). Kui seadme kaal on sama, saab praegust pindvahendatud akut ja liitiumioonakusid kasutada elektrisõidukite jaoks ning Nano Instrumenti ja Angerstron Materials Company asutaja ühisasutaja Jiang Bauz (Borz.jang) Väidetavalt on meie pindvahendatud aku sarnane praeguse liitiumioonakuga, mis võib energiatihedust veelgi suurendada, nii et teekond võib veelgi parandada.

Kuid põhimõtteliselt saab pindvahendatud akusid laadida mõne minutiga (ei tohi olla alla ühe minuti), mitte tundidega, nagu ka elektrisõidukites kasutatavat liitiumioonakut. Jiang Bauldz ja tema partner ettevõttes Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

ja Angersmia Material Company on avaldanud selle uuringu, mis on järgmise põlvkonna energiasalvestusseadmete uuring, mis avaldati kõige värskemas "Nano Expressis" (Nanoletters). Mõlemad ettevõtted on spetsialiseerunud nanomaterjalide kommertsialiseerimisele, Angerstrong on maailma suurim nanograniidi (NGPS: Nanographene trombolets) tootja. Nii nagu teadlased oma uurimistöös selgitavad, on energiasalvestamisel, patareidel ja superkondensaatoritel oma tugevad ja nõrgad küljed.

Kuigi liitiumioonakude energiatihedus (120–150 vatti / kg) on ​​palju suurem kui superkondensaatoril (5 vatti / kg), on sellel akul madal võimsustihedus (1 kW / kg aku) , Võrdle 10 kW / kg aku. Paljud uurimisrühmad on teinud jõupingutusi liitiumioonaku võimsustiheduse lisamiseks ja superkondensaatori energiatiheduse parandamiseks, kuid neil kahel valdkonnal on endiselt suuri väljakutseid. Kuna tarnitakse uut raamistikku, saab seda kasutada energiasalvestusseadmete jaoks, nii et see pinnavahendatud aku võimaldab teadlastel neist väljakutsetest mööda minna.

Jiang Bauz ütles, et arendage seda uut energiasalvestusseadet, vähendades lõhet liitiumioonaku ja superkondensaatori jõudluse vahel. Veelgi olulisem on see põhimõtteliselt uus energiasalvestusseadmete tootmise raamistik, mis võimaldab teadlastel saavutada kõrget energiatihedust, aga ka suurt võimsustihedust, ilma et üksteist ohverdataks. Pinnavahendatud akuelektroodil on suur pindala, nii et suur hulk ioone liigub kiiresti, tuues kaasa kiire laadimisaja.

Allikas: American Chemistry pinnavahendatud aku jõudluse võti on katood ja anood, mis sisaldavad väga suurt grafeenipinda. Akude valmistamisel panid teadlased anoodi liitiummetalli (osakeste või metallfooliumi kujul). Esimeses tühjendustsüklis liitium ioniseeritakse, liitiumioonide arv on suurem kui liitiumioonaku puhul.

Aku kasutamisel migreeruvad need ioonid läbi vedela elektrolüüdi katoodile katoodi pooridesse, et jõuda katoodis suure grafeenipinnani. Laadimisprotsessi ajal liigub suur hulk liitiumioonide voogu kiiresti katoodist anoodile. Väga suur elektroodi pindala, nii et suur hulk ioone liigub kiiresti, suur võimsus ja energiatihedus.

Teadlased selgitasid, et poorse elektroodi pind (mitte plokkelektroodil, nagu aku aku) ei kuluta aeganõudvat sisestamisprotsessi. Selle protsessi käigus tuleb liitiumioonid sisestada elektroodide vahele, mis on oluline aku laadimisaeg. Kuigi selles uuringus kasutasid teadlased suurt hulka erinevat tüüpi grafiiti, valmistati erinevat tüüpi grafeeni (oksüdeeritud, redutseeritud ühekihiline ja mitmekihiline grafeen), kuid neid materjale ja konfiguratsioone analüüsiti selle seadme optimeerimiseks täiendavalt.

Ühest küljest kavatsevad teadlased selle aku tsükli eluiga edasi uurida. Siiani on nad leidnud, et need seadmed suudavad säilitada 95% võimsust pärast 1000 tsüklit, isegi pärast 2000 tsüklit ei ole endiselt mingeid märke dendriidist. Teadlased kavatsevad arutada ka erinevaid liitiumi salvestusmehhanisme, mis on seotud seadmete jõudlusega.

Meie hinnangul ei ole pinnavahendatud akutehnoloogia kommertsialiseerimisel suuri takistusi, ütles Jiang Bauz. Kuigi praegust grafeeni müüakse kõrge hinnaga, laiendab Angerstron Materials Company aktiivselt grafeeni tootmistugevust. Eeldatakse, et järgmise 1-3 aasta jooksul väheneb oluliselt grafiidi tootmiskulu.