Baterei sing dimediasi permukaan bisa nggawe wektu ngisi daya kendaraan listrik mung sawetara menit

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Zentral elektriko eramangarrien hornitzailea

Bandhingake superkapasitor lan baterei, kaya sing ditampilake ing baterei sing dimediasi permukaan sing nduweni telung kekandelan elektroda sing beda, loro-lorone kapadhetan daya dhuwur, lan kapadhetan energi dhuwur. Sumber: American Chemistry Society, kaya terobosan teknologi baterei, nanging dudu baterei. Nanotekinstruments, Inc.

lan anak perusahaan, Angstronmaterials, Inc. saka Ohton, dikembangaké specification New, digunakake kanggo ngrancang peralatan panyimpenan energi, gumantung ing anter jemput cepet saka nomer akeh lithium ion ing elektroda, elektroda iki lumahing graphene gedhe. Piranti panyimpenan energi iki bisa mbuktekaken banget migunani kanggo kendaraan listrik, kang bisa nyuda wektu ngisi daya, shortened saka kurang saka menit saka jam.

Aplikasi liyane bisa uga kalebu panyimpenan energi sing bisa dianyari (umpamane, panyimpenan energi surya lan angin) lan jaringan cerdas. Para panaliti ujar manawa piranti anyar iki minangka baterei pertukaran ion lithium kanggo fungsi permukaan graphene, utawa luwih gampang, baterei sing dimediasi permukaan (SMCS: Surface-Mediatedcells). Sanajan peralatan saiki nggunakake bahan lan struktur sing durung dibukak, bisa uga ngluwihi baterei lithium-ion lan superkapasitor.

Piranti anyar iki bisa nyedhiyakake 100 kilowatt saben kilowatt baterei, 100 kaping luwih dhuwur tinimbang baterei lithium-ion komersial, 10 kaping luwih dhuwur tinimbang supercapacitor. Kapadhetan daya sing luwih dhuwur, kacepetan transfer energi luwih cepet (bisa nyebabake kacepetan ngisi daya luwih cepet). Kajaba iku, baterei anyar iki bisa nyimpen Kapadhetan energi 160 watt saben kilogram baterei, kang iso dibandhingke karo baterei lithium-ion komersial, 30 kaping luwih dhuwur tinimbang supercapacitor tradisional.

Kapadhetan energi sing luwih gedhe, luwih akeh energi sing bisa disimpen, luwih akeh energi sing disimpen (kanthi jarak tempuh kendaraan listrik sing luwih dawa). Yen ana bobot peralatan padha, baterei lumahing-mediated saiki lan baterei lithium-ion bisa digunakake kanggo kendaraan listrik, lan pangadeg Nano Instrument lan Angerstron Materials Company Joint ngedegaken Jiang Bauz (Borz.jang) Punika bilih baterei lumahing-mediated kita padha karo baterei lithium-ion saiki, luwih bisa nambah Kapadhetan energi, supaya uga bisa nambah itinerary.

Nanging, ing prinsip, baterei permukaan-mediated bisa ngisi daya ing sawetara menit (bisa uga ora kurang saka siji menit), tinimbang jam, kaya baterei lithium-ion digunakake ing kendaraan listrik. Jiang Bauldz lan partner ing Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

lan Angersmia Material Company wis nerbitake panaliten iki, yaiku sinau babagan peralatan panyimpenan energi generasi sabanjure, diterbitake ing "Nano Express" (Nanoletters) paling anyar. Loro-lorone perusahaan spesialisasi ing komersialisasi nanomaterials, Angerstrong minangka produsen nano-granit (NGPS: Nanographeneplatelets) paling gedhe ing donya. Minangka peneliti nerangake ing riset, ana kekiyatan lan kelemahane dhewe ing panyimpenan energi, baterei lan supercapacitors.

Senajan Kapadhetan energi saka baterei lithium ion (120-150 watt / kg) luwih dhuwur tinimbang supercapacitor (5 watt / kg), baterei iki kapadhetan daya kurang (1 kW / kg baterei) , Bandingake 10 kW / kg baterei). Akeh tim riset wis efforts kanggo nambah Kapadhetan daya baterei lithium-ion, nambah Kapadhetan energi saka supercapacitor, nanging loro wilayah iki isih duwe tantangan utama. Amarga kerangka anyar diwenehake, bisa digunakake kanggo piranti panyimpenan energi, mula baterei sing ditengahi permukaan iki ngidini peneliti ngliwati tantangan kasebut.

Mbangun piranti panyimpenan energi anyar iki, narrowing longkangan antarane kinerja baterei lithium ion lan supercapacitor, lan Jiang Bauz ngandika. Sing luwih penting, kerangka dhasar anyar iki kanggo nggawe piranti panyimpenan energi, ngidini peneliti entuk kapadhetan energi sing dhuwur, nanging uga kapadhetan daya sing dhuwur, tanpa ngorbanake siji liyane. Elektroda baterei lumahing-mediated wis area lumahing gedhe, supaya jumlah gedhe saka ion cepet antar-jemput, nggawa wektu daya cepet.

Source: Tombol kanggo kinerja baterei lumahing-mediated saka Kimia Amérika, punika cathode lan anode ngemot lumahing graphene gedhe banget. Nalika nggawe baterei, peneliti nyelehake logam lithium (ing wangun partikel utawa foil logam) ing anoda. Ing siklus discharge pisanan, lithium diionisasi, jumlah ion lithium sing digawa luwih akeh tinimbang ing baterei ion lithium.

Nalika baterei digunakake, ion-ion iki pindhah menyang katoda liwat elektrolit cair, menyang pori-pori katoda kanggo nggayuh permukaan graphene sing gedhe ing katoda. Sajrone proses ngisi daya, akeh fluks ion lithium kanthi cepet pindhah saka katoda menyang anoda. Area lumahing elektroda gedhe banget, supaya jumlah gedhe saka ion cepet anter jemput, daya dhuwur lan Kapadhetan energi.

Peneliti nerangake yen lumahing elektroda keropos (tinimbang ing elektroda pemblokiran, kaya baterei ing baterei), ora nganggo proses selipan wektu akeh. Sajrone proses iki, ion lithium kudu dilebokake ing antarane elektroda, sing dadi wektu ngisi daya baterei sing penting. Ing panliten iki, sanajan peneliti nggunakake macem-macem jinis grafit, macem-macem jinis graphene (oksidasi, suda siji-lapisan lan multi-lapisan graphene) disiapake, nanging bahan lan konfigurasi kasebut dianalisis luwih lanjut kanggo ngoptimalake piranti iki.

Ing tangan siji, peneliti rencana kanggo luwih sinau siklus urip baterei iki. Nganti saiki, dheweke nemokake manawa piranti kasebut bisa nahan kapasitas 95% sawise 1000 siklus, sanajan sawise 2000 siklus, isih ora ana indikasi dendrit. Peneliti uga rencana kanggo ngrembug, mekanisme panyimpenan lithium beda relatif kanggo kinerja peralatan.

Kita ngira yen komersialisasi teknologi baterei sing dimediasi permukaan ora bakal duwe alangan gedhe, lan ujare Jiang Bauz. Senajan graphene saiki didol ing rega dhuwur, Angerstron Materials Company aktif ngembangaken kekuatan produksi graphene. Dikarepake yen ing 1-3 taun sabanjure, biaya produksi grafit bakal suda banget.