Bateri pengantara permukaan boleh menjadikan masa pengecasan kenderaan elektrik hanya beberapa minit

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ซัพพลายเออร์สถานีพลังงานแบบพกพา

Bandingkan superkapasitor dan bateri, seperti yang ditunjukkan dalam bateri pengantara permukaan yang mempunyai tiga ketebalan elektrod berbeza, kedua-dua ketumpatan kuasa tinggi dan ketumpatan tenaga tinggi. Sumber: Di mana Persatuan Kimia Amerika, ia seperti satu kejayaan dalam teknologi bateri, tetapi ia bukan bateri. Nanotekinstruments, Inc.

dan anak syarikatnya, Angstronmaterials, Inc. daripada Ohton, dibangunkan Spesifikasi baru, digunakan untuk mereka bentuk peralatan penyimpanan tenaga, bergantung pada ulang-alik pantas sejumlah besar ion litium dalam elektrod, elektrod ini mempunyai permukaan graphene yang besar. Peranti storan tenaga ini terbukti sangat berguna untuk kenderaan elektrik, yang boleh mengurangkan masa pengecasan, dipendekkan daripada kurang daripada satu minit daripada jam.

Aplikasi lain mungkin termasuk storan tenaga boleh diperbaharui (cth, penyimpanan tenaga suria dan angin) dan grid pintar. Para penyelidik berkata bahawa peranti baharu ini ialah bateri pertukaran ion litium untuk fungsi permukaan graphene, atau lebih ringkas, bateri pengantara permukaan (SMCS: Surface-Mediatedcells). Walaupun peralatan semasa menggunakan bahan dan struktur yang belum dibuka, ia sudah boleh melebihi bateri lithium-ion dan supercapacitors.

Peranti baharu ini boleh membekalkan 100 kilowatt setiap kilowatt bateri, 100 kali lebih tinggi daripada bateri lithium-ion komersial, 10 kali lebih tinggi daripada supercapacitor. Lebih tinggi ketumpatan kuasa, lebih cepat kelajuan pemindahan tenaga (boleh menghasilkan kelajuan pengecasan yang lebih cepat). Di samping itu, bateri baharu ini boleh menyimpan ketumpatan tenaga sebanyak 160 watt per kilogram bateri, yang setanding dengan bateri lithium-ion yang dikomersialkan, 30 kali lebih tinggi daripada supercapacitor tradisional.

Lebih besar ketumpatan tenaga, lebih banyak tenaga boleh disimpan, lebih banyak tenaga disimpan (dengan jarak tempuh pemanduan kenderaan elektrik yang lebih panjang). Sekiranya terdapat berat peralatan yang sama, bateri pengantara permukaan semasa dan bateri litium-ion boleh digunakan untuk kenderaan elektrik, dan pengasas Pengasas Bersama Syarikat Instrumen Nano dan Angerstron Materials Jiang Bauz (Borz.jang) Dikatakan bahawa bateri pengantara permukaan kami adalah serupa dengan bateri litium-ion semasa, boleh meningkatkan lagi ketumpatan tenaga, jadi ia juga boleh menambah baik jadual perjalanan.

Walau bagaimanapun, pada dasarnya, bateri pengantara permukaan boleh dicas dalam beberapa minit (mungkin tidak kurang daripada satu minit), berbanding jam, sama seperti bateri litium-ion yang digunakan dalam kenderaan elektrik. Jiang Bauldz dan rakan kongsinya dalam Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

dan Syarikat Bahan Angersmia telah menerbitkan kajian ini, iaitu kajian peralatan penyimpanan tenaga generasi akan datang, diterbitkan dalam "Nano Express" (Nanoletters) yang paling terkini. Kedua-dua syarikat mengkhusus dalam pengkomersilan bahan nano, Angerstrong ialah pengeluar nano-granit (NGPS: Nanographeneplatelets) terbesar di dunia. Seperti yang dijelaskan oleh penyelidik dalam penyelidikan mereka, terdapat kekuatan dan kelemahan mereka sendiri dalam penyimpanan tenaga, bateri dan supercapacitors.

Walaupun ketumpatan tenaga bateri lithium ion (120-150 watt / kg) jauh lebih tinggi daripada supercapacitor (5 watt / kg), bateri ini mempunyai ketumpatan kuasa yang rendah (1 kW / kg bateri) , Bandingkan 10 kW / kg bateri). Banyak pasukan penyelidik telah berusaha untuk menambah ketumpatan kuasa bateri lithium-ion, meningkatkan ketumpatan tenaga supercapacitor, tetapi kedua-dua kawasan ini masih mempunyai cabaran besar. Oleh kerana rangka kerja baharu dibekalkan, ia boleh digunakan untuk peranti storan tenaga, jadi bateri pengantara permukaan ini membolehkan penyelidik memintas cabaran ini.

Bangunkan peranti storan tenaga baharu ini, mengecilkan jurang antara prestasi bateri ion litium dan supercapacitor, dan kata Jiang Bauz. Lebih penting lagi, rangka kerja asas baharu ini untuk mengeluarkan peranti storan tenaga, membolehkan penyelidik mencapai ketumpatan tenaga yang tinggi, tetapi juga kepadatan kuasa tinggi, tanpa mengorbankan satu sama lain. Elektrod bateri pengantara permukaan mempunyai luas permukaan yang besar, supaya jumlah ion yang banyak dengan cepat ulang-alik, membawa masa pengecasan yang cepat.

Sumber: Kunci kepada prestasi bateri pengantara permukaan Kimia Amerika, ialah katod dan anod mengandungi permukaan graphene yang sangat besar. Apabila mengeluarkan bateri, penyelidik meletakkan logam litium (dalam bentuk zarah atau kerajang logam) di dalam anod. Dalam kitaran nyahcas pertama, litium terion, bilangan ion litium yang dibawa lebih banyak daripada dalam bateri ion litium.

Apabila bateri digunakan, ion ini berhijrah ke katod melalui elektrolit cecair, ke dalam liang katod untuk mencapai permukaan graphene yang besar dalam katod. Semasa proses pengecasan, sejumlah besar fluks ion litium berhijrah dari katod ke anod. Luas permukaan elektrod yang sangat besar, supaya sejumlah besar ion cepat ulang-alik, kuasa tinggi dan ketumpatan tenaga.

Para penyelidik menjelaskan bahawa permukaan elektrod berliang (bukannya dalam elektrod blok, seperti bateri dalam bateri), tidak mengambil proses pemasukan yang memakan masa. Semasa proses ini, ion litium mesti dimasukkan di antara elektrod, yang merupakan masa pengecasan bateri yang penting. Dalam kajian ini, walaupun penyelidik menggunakan sebilangan besar jenis grafit yang berbeza, jenis grafena yang berbeza (grafena teroksida, terkurang lapisan tunggal dan berbilang lapisan) telah disediakan, tetapi bahan dan konfigurasi ini dianalisis selanjutnya untuk mengoptimumkan Peranti ini.

Di satu pihak, para penyelidik merancang untuk mengkaji lebih lanjut hayat kitaran bateri ini. Setakat ini, mereka mendapati peranti ini boleh mengekalkan kapasiti 95% selepas 1000 kitaran, walaupun selepas 2000 kitaran, masih tiada tanda dendrit. Penyelidik juga merancang untuk membincangkan, mekanisme penyimpanan litium yang berbeza berbanding prestasi peralatan.

Kami menganggarkan bahawa pengkomersilan teknologi bateri pengantara permukaan tidak akan mempunyai sebarang halangan besar, dan Jiang Bauz berkata. Walaupun graphene semasa dijual pada harga yang tinggi, Syarikat Bahan Angerstron sedang giat mengembangkan kekuatan pengeluaran graphene. Dijangkakan dalam tempoh 1-3 tahun akan datang, kos pengeluaran grafit akan berkurangan dengan ketara.