Površinska baterija može učiniti vrijeme punjenja električnog vozila samo nekoliko minuta

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Usporedite superkondenzatore i baterije, kao što je prikazano u površinski posredovanoj bateriji koja ima tri različite debljine elektroda, obje velike gustoće snage i visoke gustoće energije. Izvor: Gdje je Američko kemijsko društvo, to je kao proboj u tehnologiji baterija, ali nije baterija. Nanotekinstruments, Inc.

i njegove podružnice, Angstronmaterials, Inc. of Ohton, razvili su novu specifikaciju, koja se koristi za dizajn opreme za pohranu energije, ovisno o brzom prijenosu velikog broja litijevih iona u elektrodi, ova elektroda ima veliku grafensku površinu. Ovaj uređaj za pohranu energije može se pokazati vrlo korisnim za električna vozila, koji može skratiti vrijeme punjenja, skraćeno s manje od minute od sati.

Ostale primjene mogu uključivati ​​skladištenje obnovljive energije (npr. skladištenje solarne energije i energije vjetra) i pametne mreže. Istraživači su rekli da je ovaj novi uređaj litij-ionska baterija za površinsku funkciju grafena, ili jednostavnije, površinski posredovana baterija (SMCS: Surface-Mediatedcells). Iako trenutna oprema koristi neotvorene materijale i strukture, oni već mogu premašiti litij-ionske baterije i superkondenzatore.

Ovaj novi uređaj može dati 100 kilovata po kilovatu baterije, 100 puta više od komercijalnih litij-ionskih baterija, 10 puta više od superkondenzatora. Što je veća gustoća snage, to je brža brzina prijenosa energije (može rezultirati većom brzinom punjenja). Osim toga, ova nova baterija može pohraniti gustoću energije od 160 vata po kilogramu baterije, što je usporedivo s komercijaliziranom litij-ionskom baterijom, 30 puta većom od tradicionalnog superkondenzatora.

Što je veća gustoća energije, to se više energije može pohraniti, to se više energije pohranjuje (uz veću kilometražu vožnje električnih vozila). Ako postoji ista težina opreme, trenutna baterija s površinskim posredovanjem i litij-ionske baterije mogu se koristiti za električna vozila, a osnivač tvrtke Nano Instrument and Angerstron Materials Company, suosnivač Jiang Bauz (Borz.jang) Rečeno je da je naša baterija s površinskim posredovanjem slična trenutnoj litij-ionskoj bateriji, može dodatno povećati gustoću energije, tako da također može poboljšati itinerar.

Međutim, u načelu, površinski posredovane baterije mogu se napuniti za nekoliko minuta (ne smije biti manje od jedne minute), a ne satima, baš kao litij-ionska 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 je studija sljedeće generacije opreme za pohranu energije, objavljenu u najnovijem "Nano Expressu" (Nanoletters). Obje tvrtke su specijalizirane za komercijalizaciju nanomaterijala, Angerstrong je najveći svjetski proizvođač nano-granita (NGPS: Nanographeneplatelets). Kao što istraživači objašnjavaju u svojim istraživanjima, postoje vlastite snage i slabosti u pohrani energije, baterijama i superkondenzatorima.

Iako je gustoća energije litij-ionskih baterija (120-150 watt/kg) puno veća od superkondenzatora (5 watt/kg), ova baterija ima nisku gustoću snage (baterija 1 kW/kg) , Usporedite bateriju 10 kW/kg). Mnogi istraživački timovi uložili su napore u povećanje gustoće snage litij-ionske baterije, poboljšanje gustoće energije superkondenzatora, ali ova dva područja još uvijek imaju velike izazove. Budući da je isporučen novi okvir, može se koristiti za uređaje za pohranu energije, tako da ova površinski posredovana baterija omogućuje istraživačima da zaobiđu te izazove.

Razvijte ovaj novi uređaj za pohranu energije, smanjujući jaz između performansi litij-ionske baterije i superkondenzatora, rekao je Jiang Bauz. Što je još važnije, ovaj temeljno novi okvir za proizvodnju uređaja za pohranu energije omogućuje istraživačima da postignu visoku gustoću energije, ali i veliku gustoću snage, bez žrtvovanja jednih za druge. Baterijska elektroda posredovana površinom ima veliku površinu, tako da se velika količina iona brzo kreće, donoseći brzo vrijeme punjenja.

Izvor: Ključ površinski posredovanih performansi baterije američke kemije jest katoda i anoda koje sadrže vrlo veliku površinu grafena. Prilikom proizvodnje baterija istraživači stavljaju metalni litij (u obliku čestica ili metalne folije) u anodu. U prvom ciklusu pražnjenja, litij je ioniziran, broj litijevih iona donio je više nego u litij-ionskoj bateriji.

Kada se baterija koristi, ti ioni migriraju na katodu kroz tekući elektrolit, u pore katode kako bi došli do velike površine grafena u katodi. Tijekom procesa punjenja velika količina toka litijevih iona brzo migrira s katode na anodu. Vrlo velika površina elektrode, tako da se velika količina iona brzo kreće, velika snaga i gustoća energije.

Istraživači su objasnili da površina porozne elektrode (umjesto blok elektrode, poput baterije u bateriji), ne zahtijeva dugotrajan proces umetanja. Tijekom ovog procesa, litijevi ioni moraju biti umetnuti između elektroda, što predstavlja važno vrijeme punjenja baterije. U ovoj studiji, iako su istraživači koristili velik broj različitih vrsta grafita, pripremljene su različite vrste grafena (oksidirani, reducirani jednoslojni i višeslojni grafen), ali su ti materijali i konfiguracije dodatno analizirani kako bi se optimizirao ovaj uređaj.

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

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