Virsmas starpniecības akumulators var pagarināt elektriskā transportlīdzekļa uzlādes laiku tikai dažas minūtes

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Zentral elektriko eramangarrien hornitzailea

Salīdziniet superkondensatorus un baterijas, kā parādīts virsmas akumulatorā ar trīs dažādu elektrodu biezumu, gan ar lielu jaudas blīvumu, gan ar augstu enerģijas blīvumu. Avots: Kur ir Amerikas Ķīmijas biedrība, tas ir kā izrāviens akumulatoru tehnoloģijā, bet tas nav akumulators. Nanotekinstruments, Inc.

un tā meitasuzņēmumiem Angstronmaterials, Inc. of Ohton, izstrādāta Jauna specifikācija, ko izmanto enerģijas uzglabāšanas iekārtu projektēšanai, atkarībā no liela skaita litija jonu ātras pārvietošanās elektrodā, šim elektrodam ir liela grafēna virsma. Šī enerģijas uzkrāšanas ierīce var izrādīties ļoti noderīga elektriskajiem transportlīdzekļiem, kas var samazināt uzlādes laiku, kas ir saīsināts no mazāk nekā minūtes no stundām.

Citi lietojumi var ietvert atjaunojamās enerģijas uzkrāšanu (piemēram, saules un vēja enerģijas uzkrāšanu) un viedos tīklus. Pētnieki teica, ka šī jaunā ierīce ir litija jonu apmaiņas akumulators grafēna virsmas funkcijai vai, vienkāršāk sakot, virsmas mediēts akumulators (SMCS: Surface-Mediatedcells). Lai gan pašreizējās iekārtās tiek izmantoti neatvērti materiāli un konstrukcijas, tās jau var pārsniegt litija jonu akumulatorus un superkondensatorus.

Šī jaunā ierīce var nodrošināt 100 kilovatus uz vienu kilovatu akumulatora, kas ir 100 reizes vairāk nekā komerciālie litija jonu akumulatori, 10 reizes vairāk nekā superkondensators. Jo lielāks jaudas blīvums, jo ātrāks ir enerģijas pārsūtīšanas ātrums (var izraisīt ātrāku uzlādes ātrumu). Turklāt šis jaunais akumulators var uzglabāt enerģijas blīvumu 160 vati uz kilogramu akumulatora, kas ir salīdzināms ar komercializēto litija jonu akumulatoru, kas ir 30 reizes lielāks nekā tradicionālais superkondensators.

Jo lielāks enerģijas blīvums, jo vairāk enerģijas var uzkrāt, jo vairāk enerģijas tiek uzkrāts (ar garāku elektrisko transportlīdzekļu nobraukumu). Ja ir vienāds aprīkojuma svars, pašreizējo virsmas starpniecības akumulatoru un litija jonu akumulatorus var izmantot elektriskajiem transportlīdzekļiem, un Nano Instrument un Angerstron Materials Company dibinātājs Kopīgais dibinātājs Jiang Bauz (Borz.jang) Ir teikts, ka mūsu virsmas mediētais akumulators ir līdzīgs pašreizējam litija jonu akumulatoram, var vēl vairāk palielināt enerģijas blīvumu, tāpēc tas var arī uzlabot maršrutu.

Tomēr principā virsmas starpniecības akumulatorus var uzlādēt dažās minūtēs (nevar būt mazāks par vienu minūti), nevis stundās, tāpat kā litija jonu akumulatoru, ko izmanto elektriskajos transportlīdzekļos. Dzjans Bauldzs un viņa partneris uzņēmumā Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

un Angersmia Material Company ir publicējuši šo pētījumu, kas ir pētījums par nākamās paaudzes enerģijas uzglabāšanas iekārtām, kas publicēts jaunākajā "Nano Express" (Nanoletters). Abi uzņēmumi specializējas nanomateriālu komercializācijā, Angerstrong ir pasaulē lielākais nanogranīta (NGPS: Nanographeneplatelets) ražotājs. Tāpat kā pētnieki skaidro savos pētījumos, enerģijas uzglabāšanai, akumulatoriem un superkondensatoriem ir savas stiprās un vājās puses.

Lai gan litija jonu akumulatoru enerģijas blīvums (120-150 vati / kg) ir daudz augstāks nekā superkondensatoram (5 vati / kg), šim akumulatoram ir zems jaudas blīvums (1 kW / kg akumulatora) , Salīdziniet 10 kW / kg akumulatoru). Daudzas pētnieku grupas ir pielikušas pūles, lai pievienotu litija jonu akumulatora jaudas blīvumu, uzlabotu superkondensatora enerģijas blīvumu, taču šīm divām jomām joprojām ir lielas problēmas. Tā kā tiek piegādāts jauns ietvars, to var izmantot enerģijas uzglabāšanas ierīcēm, tāpēc šis virsmas akumulators ļauj pētniekiem apiet šīs problēmas.

Izstrādājiet šo jauno enerģijas uzglabāšanas ierīci, samazinot plaisu starp litija jonu akumulatora un superkondensatora veiktspēju, un sacīja Dzjans Bauzs. Vēl svarīgāk ir tas, ka šī fundamentāli jaunā enerģijas uzglabāšanas ierīču ražošanas sistēma, kas ļauj pētniekiem sasniegt augstu enerģijas blīvumu, bet arī lielu jaudas blīvumu, neupurējot viens otru. Virsmas starpniecības akumulatora elektrodam ir liels virsmas laukums, tāpēc lielais jonu daudzums ātri pārvietojas, nodrošinot ātru uzlādes laiku.

Avots: American Chemistry ar virsmu saistītā akumulatora veiktspējas atslēga ir katods, un anodam ir ļoti liela grafēna virsma. Ražojot baterijas, pētnieki anodā ievieto litija metālu (daļiņu vai metāla folijas veidā). Pirmajā izlādes ciklā litijs tiek jonizēts, litija jonu skaits ir lielāks nekā litija jonu akumulatorā.

Kad tiek izmantots akumulators, šie joni migrē uz katodu caur šķidro elektrolītu katoda porās, lai katodā sasniegtu lielu grafēna virsmu. Uzlādes procesā liels litija jonu plūsmas daudzums ātri migrē no katoda uz anodu. Ļoti liels elektrodu virsmas laukums, lai ātri pārvietotos liels daudzums jonu, augsts jaudas un enerģijas blīvums.

Pētnieki paskaidroja, ka porainā elektroda virsma (nevis bloka elektrodā, piemēram, akumulatorā esošais akumulators) nepatērē laikietilpīgu ievietošanas procesu. Šī procesa laikā starp elektrodiem jāievieto litija joni, kas ir svarīgs akumulatora uzlādes laiks. Lai gan šajā pētījumā pētnieki izmantoja lielu skaitu dažādu grafīta veidu, tika sagatavoti dažādi grafēna veidi (oksidēts, reducēts vienslāņa un daudzslāņu grafēns), taču šie materiāli un konfigurācijas tika tālāk analizētas, lai optimizētu šo ierīci.

No vienas puses, pētnieki plāno turpināt pētīt šī akumulatora cikla kalpošanas laiku. Līdz šim viņi atklāj, ka šīs ierīces var saglabāt 95% jaudu pēc 1000 cikliem, pat pēc 2000 cikliem joprojām nav nekādu norāžu par dendrītu. Pētnieki arī plāno apspriest dažādus litija uzglabāšanas mehānismus saistībā ar aprīkojuma veiktspēju.

Mēs lēšam, ka virsmas starpniecības akumulatoru tehnoloģijas komercializācijai nebūs lielu šķēršļu, sacīja Dzjans Bauzs. Lai gan pašreizējais grafēns tiek pārdots par augstu cenu, Angerstron Materials Company aktīvi paplašina grafēna ražošanas jaudu. Paredzams, ka tuvāko 1-3 gadu laikā grafīta ražošanas pašizmaksa tiks ievērojami samazināta.