Pintavälitteinen akku voi tehdä sähköajoneuvon latausajasta vain muutaman minuutin

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

Vertaa superkondensaattoreita ja akkuja, kuten näkyy pintavälitteisessä akussa, jossa on kolme erilaista elektrodin paksuutta, sekä suuri tehotiheys että korkea energiatiheys. Lähde: Missä on American Chemistry Society, se on kuin läpimurto akkuteknologiassa, mutta se ei ole akku. Nanotekinstruments, Inc.

ja sen tytäryhtiöt, Angstronmaterials, Inc. of Ohton, kehitetty Uusi spesifikaatio, jota käytetään energian varastointilaitteiden suunnitteluun, riippuen suuren määrän litiumionien nopeasta sukkulasta elektrodissa, tällä elektrodilla on suuri grafeenipinta. Tämä energian varastointilaite voi osoittautua erittäin hyödylliseksi sähköajoneuvoissa, mikä voi lyhentää latausaikaa, joka lyhenee alle minuutista tunneista.

Muita sovelluksia voivat olla uusiutuvan energian varastointi (esim. aurinko- ja tuulienergian varastointi) ja älykkäät sähköverkot. Tutkijat sanoivat, että tämä uusi laite on litiumioninvaihtoakku grafeenin pintatoimintoa varten, tai yksinkertaisemmin, pintavälitteinen akku (SMCS: Surface-Mediatedcells). Vaikka nykyiset laitteet käyttävät avaamattomia materiaaleja ja rakenteita, ne voivat jo ylittää litiumioniakut ja superkondensaattorit.

Tämä uusi laite voi tuottaa 100 kilowattia kilowattia kohden akkua, 100 kertaa enemmän kuin kaupalliset litiumioniakut, 10 kertaa enemmän kuin superkondensaattori. Mitä suurempi tehotiheys, sitä nopeampi on energian siirtonopeus (voi johtaa nopeampaan latausnopeuteen). Lisäksi tämä uusi akku pystyy varastoimaan energiatiheyden 160 wattia akkukiloa kohti, mikä on verrattavissa kaupalliseen litiumioniakkuun, 30 kertaa korkeampi kuin perinteinen superkondensaattori.

Mitä suurempi energiatiheys, sitä enemmän energiaa voidaan varastoida, sitä enemmän energiaa varastoituu (sähköajoneuvojen pidemmällä ajokilometrillä). Jos laitepaino on sama, nykyistä pintavälitteistä akkua ja litiumioniakkuja voidaan käyttää sähköajoneuvoihin, ja Nano Instrumentin ja Angerstron Materials Companyn perustaja Yhteisperustaja Jiang Bauz (Borz.jang) Sanotaan, että pintavälitteinen akkumme on samanlainen kuin nykyinen litiumioniakku, voi edelleen lisätä energiatiheyttä, joten matkareitti voi myös parantaa.

Periaatteessa pintavälitteiset akut voidaan kuitenkin ladata muutamassa minuutissa (ei saa olla alle minuutti) eikä tunneissa, aivan kuten sähköajoneuvoissa käytettävä litiumioniakku. Jiang Bauldz ja hänen kumppaninsa Nanotechnology Instrument Co., Ltd:ssä.

ja Angersmia Material Company ovat julkaisseet tämän tutkimuksen, joka on uuden sukupolven energian varastointilaitteiden tutkimus, joka on julkaistu viimeisimmässä "Nano Expressissä" (Nanoletters). Molemmat yritykset ovat erikoistuneet nanomateriaalien kaupallistamiseen, Angerstrong on maailman suurin nanograniitin (NGPS: Nanographeneplatlets) valmistaja. Kuten tutkijat tutkimuksessaan selittävät, energian varastoinnissa, akuissa ja superkondensaattoreissa on omat vahvuutensa ja heikkoutensa.

Vaikka litiumioniakkujen (120-150 wattia / kg) energiatiheys on paljon suurempi kuin superkondensaattorin (5 wattia / kg), tällä akulla on alhainen tehotiheys (1 kW / kg akku) , Vertaa 10 kW / kg akku). Monet tutkimusryhmät ovat pyrkineet lisäämään litiumioniakun tehotiheyttä ja parantamaan superkondensaattorin energiatiheyttä, mutta näillä kahdella alueella on edelleen suuria haasteita. Koska toimitetaan uusi runko, sitä voidaan käyttää energian varastointilaitteissa, joten tämä pintavälitteinen akku antaa tutkijoille mahdollisuuden ohittaa nämä haasteet.

Jiang Bauz sanoi, että kehitetään tämä uusi energian varastointilaite, joka kaventaa litiumioniakun ja superkondensaattorin suorituskyvyn välistä kuilua. Vielä tärkeämpää on, tämä pohjimmiltaan uusi energian varastointilaitteiden valmistuskehys, jonka avulla tutkijat voivat saavuttaa korkean energiatiheyden, mutta myös suuren tehotiheyden uhraamatta toisiaan. Pintavälitteisellä akkuelektrodilla on suuri pinta-ala, joten suuri määrä ioneja kulkee nopeasti, mikä tuo nopean latausajan.

Lähde: American Chemistryn pintavälitteisen akun suorituskyvyn avain on katodi ja anodi sisältävät erittäin suuren grafeenipinnan. Akkuja valmistettaessa tutkijat laittavat litiummetallia (hiukkasten tai metallikalvon muodossa) anodiin. Ensimmäisessä purkausjaksossa litium ionisoituu, litiumionien määrä toi enemmän kuin litiumioniakussa.

Akkua käytettäessä nämä ionit kulkeutuvat katodille nestemäisen elektrolyytin kautta katodin huokosiin saavuttaakseen katodissa suuren grafeenipinnan. Latausprosessin aikana suuri määrä litiumionivirtaa siirtyy nopeasti katodista anodille. Erittäin suuri elektrodin pinta-ala, joten suuri määrä ioneja kulkee nopeasti, korkea teho ja energiatiheys.

Tutkijat selittivät, että huokoisen elektrodin pinta (eikä lohkoelektrodissa, kuten akussa oleva akku) ei kuluta aikaa vievää asennusprosessia. Tämän prosessin aikana litiumioneja on asetettava elektrodien väliin, mikä on tärkeä akun latausaika. Tässä tutkimuksessa, vaikka tutkijat käyttivät suurta määrää erilaisia ​​grafiittityyppejä, valmistettiin erilaisia ​​grafeenityyppejä (hapetettu, pelkistetty yksikerroksinen ja monikerroksinen grafeeni), mutta näitä materiaaleja ja kokoonpanoja analysoitiin edelleen tämän laitteen optimoimiseksi.

Toisaalta tutkijat aikovat tutkia edelleen tämän akun käyttöikää. Toistaiseksi he ovat havainneet, että nämä laitteet voivat säilyttää 95% kapasiteetin 1000 syklin jälkeen, jopa 2000 syklin jälkeen, dendriitistä ei vieläkään ole merkkejä. Tutkijat aikovat myös keskustella erilaisista litiumin varastointimekanismeista suhteessa laitteiden suorituskykyyn.

Arvioimme, että pintavälitteisen akkuteknologian kaupallistamiselle ei tule suuria esteitä, Jiang Bauz sanoi. Vaikka nykyistä grafeenia myydään korkealla hinnalla, Angerstron Materials Company laajentaa aktiivisesti grafeenin tuotantovoimakkuutta. Seuraavan 1-3 vuoden aikana grafiitin tuotantokustannusten odotetaan laskevan merkittävästi.