Bateria mediată de suprafață poate face ca timpul de încărcare a vehiculului electric să fie de numai câteva minute

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Leverancier van draagbare energiecentrales

Comparați supercondensatorii și bateriile, așa cum se arată în bateria mediată de suprafață, având trei grosimi diferite de electrozi, atât densități mari de putere, cât și densități mari de energie. Sursa: Unde este Societatea Americană de Chimie, este ca o descoperire în tehnologia bateriilor, dar nu este o baterie. Nanotekinstruments, Inc.

și filialele sale, Angstronmaterials, Inc. de Ohton, dezvoltat noi specificații, utilizate pentru a proiecta echipamente de stocare a energiei, în funcție de transferul rapid al unui număr mare de ioni de litiu în electrod, acest electrod are o suprafață mare de grafen. Acest dispozitiv de stocare a energiei se poate dovedi foarte util pentru vehiculele electrice, ceea ce poate reduce timpul de încărcare, scurtat de la mai puțin de un minut de la ore.

Alte aplicații pot include stocarea energiei regenerabile (de exemplu, stocarea energiei solare și eoliene) și rețelele inteligente. Cercetătorii au spus că acest nou dispozitiv este o baterie cu schimb de ioni de litiu pentru funcționarea suprafeței grafenului sau, mai simplu, o baterie mediată de suprafață (SMCS: Surface-Mediatedcells). Deși echipamentele actuale folosesc materiale și structuri nedeschise, acestea pot deja depăși bateriile și supercondensatorii litiu-ion.

Acest nou dispozitiv poate furniza 100 de kilowați per kilowat de baterie, de 100 de ori mai mare decât bateriile comerciale cu litiu-ion, de 10 ori mai mare decât supercondensator. Cu cât densitatea de putere este mai mare, cu atât viteza de transfer a energiei este mai mare (poate duce la o viteză de încărcare mai mare). În plus, această nouă baterie poate stoca o densitate de energie de 160 de wați pe kilogram de baterie, ceea ce este comparabil cu bateria litiu-ion comercializată, de 30 de ori mai mare decât supercondensatorul tradițional.

Cu cât densitatea de energie este mai mare, cu atât mai multă energie poate fi stocată, cu atât mai multă energie este stocată (cu un kilometraj mai lung de condus al vehiculelor electrice). Dacă există aceeași greutate a echipamentului, bateria curentă mediată de suprafață și bateriile litiu-ion pot fi folosite pentru vehicule electrice, iar fondatorul Nano Instrument și Angerstron Materials Company Fondatorul comun Jiang Bauz (Borz.jang) Se spune că bateria noastră mediată pe suprafață este similară cu bateria actuală litiu-ion, poate crește și mai mult densitatea energiei, astfel încât să poată, de asemenea, să crească.

Cu toate acestea, în principiu, bateriile mediate de suprafață pot fi încărcate în câteva minute (nu poate fi mai puțin de un minut), mai degrabă decât în ​​ore, la fel ca bateria litiu-ion folosită în vehiculele electrice. Jiang Bauldz și partenerul său în Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

și Angersmia Material Company au publicat acest studiu, care este studiul echipamentelor de stocare a energiei de ultimă generație, publicat în cel mai recent „Nano Express” (Nanolettere). Ambele companii sunt specializate în comercializarea de nanomateriale, Angerstrong este cel mai mare producător de nano-granit (NGPS: Nanographeneplatelets) din lume. Așa cum explică cercetătorii în cercetarea lor, există propriile lor puncte tari și puncte slabe în stocarea energiei, baterii și supercondensatori.

Deși densitatea de energie a bateriilor litiu-ion (120-150 wați/kg) este mult mai mare decât a supercondenstorului (5 wați/kg), această baterie are o densitate de putere redusă (1 kW/kg baterie), comparați 10 kW/kg baterie). Multe echipe de cercetare au făcut eforturi pentru a adăuga densitatea de putere a bateriei litiu-ion, pentru a îmbunătăți densitatea de energie a supercondensatorului, dar aceste două domenii au încă provocări majore. Deoarece este furnizat un nou cadru, acesta poate fi folosit pentru dispozitive de stocare a energiei, astfel încât această baterie mediată de suprafață permite cercetătorilor să ocolească aceste provocări.

Dezvoltați acest nou dispozitiv de stocare a energiei, reducând diferența dintre performanța bateriei cu ioni de litiu și supercondensator, și a spus Jiang Bauz. Mai important, acest cadru fundamental nou pentru fabricarea dispozitivelor de stocare a energiei, permițând cercetătorilor să obțină o densitate mare de energie, dar și o densitate mare de putere, fără a se sacrifica unul pentru celălalt. Electrodul bateriei mediat de suprafață are o suprafață mare, astfel încât cantitatea mare de ioni se deplasează rapid, aducând timp de încărcare rapid.

Sursa: Cheia performanței bateriei mediate de suprafață a chimiei americane este catodul și anodul care conțin o suprafață foarte mare de grafen. La fabricarea bateriilor, cercetătorii pun litiu metalic (sub formă de particule sau folie metalică) în anod. În primul ciclu de descărcare, litiul este ionizat, numărul de ioni de litiu adus mai mult decât în ​​bateria litiu-ion.

Când bateria este utilizată, acești ioni migrează către catod prin electrolitul lichid, în porii catodului pentru a ajunge la o suprafață mare de grafen în catod. În timpul procesului de încărcare, o cantitate mare de flux de ioni de litiu migrează rapid de la catod la anod. Suprafața electrodului foarte mare, astfel încât o cantitate mare de ioni se deplasează rapid, putere mare și densitate de energie.

Cercetătorii au explicat că suprafața electrodului poros (mai degrabă decât în ​​electrodul bloc, cum ar fi bateria din baterie), nu consumă procesul de inserare care necesită timp. În timpul acestui proces, ionii de litiu trebuie introduși între electrozi, ceea ce constituie un timp important de încărcare a bateriei. În acest studiu, deși cercetătorii au folosit un număr mare de tipuri diferite de grafit, au fost preparate diferite tipuri de grafen (grafen oxidat, redus cu un singur strat și grafen multistrat), dar aceste materiale și configurații au fost analizate în continuare pentru a optimiza acest dispozitiv.

Pe de o parte, cercetătorii intenționează să studieze în continuare ciclul de viață al acestei baterii. Până acum, au descoperit că aceste dispozitive pot păstra 95% capacitatea după 1000 de cicluri, chiar și după 2000 de cicluri, încă nu există nicio indicație de dendrite. Cercetătorii intenționează, de asemenea, să discute despre diferite mecanisme de stocare cu litiu în raport cu performanța echipamentului.

Estimăm că comercializarea tehnologiei bateriilor mediate de suprafață nu va avea obstacole mari, a spus Jiang Bauz. Deși actualul grafen este vândut la un preț ridicat, Angerstron Materials Company extinde în mod activ puterea de producție a grafenului. Este de așteptat ca în următorii 1-3 ani, costul de producție al grafitului să fie redus semnificativ.