S površinsko posredovano baterijo lahko čas polnjenja električnega vozila traja le nekaj minut

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Primerjajte superkondenzatorje in baterije, kot je prikazano na površinsko posredovani bateriji s tremi različnimi debelinami elektrod, obema z visoko gostoto moči in visoko gostoto energije. Vir: Kje je Ameriško kemijsko društvo, je kot preboj v baterijski tehnologiji, vendar ni baterija. Nanotekinstruments, Inc.

in njenih hčerinskih družb Angstronmaterials, Inc. of Ohton, razvili novo specifikacijo, ki se uporablja za načrtovanje opreme za shranjevanje energije, odvisno od hitrega premikanja velikega števila litijevih ionov v elektrodi, ta elektroda ima veliko površino grafena. Ta naprava za shranjevanje energije se lahko izkaže za zelo uporabno za električna vozila, saj lahko skrajša čas polnjenja z manj kot minute iz ur.

Druge aplikacije lahko vključujejo shranjevanje obnovljive energije (npr. shranjevanje sončne in vetrne energije) in pametna omrežja. Raziskovalci so povedali, da je ta nova naprava litijeva ionska izmenjevalna baterija za površinsko funkcijo grafena ali preprosteje površinsko posredovana baterija (SMCS: Surface-Mediatedcells). Čeprav sedanja oprema uporablja neodprte materiale in strukture, lahko že presežejo litij-ionske baterije in superkondenzatorje.

Ta nova naprava lahko zagotovi 100 kilovatov na kilovat baterije, kar je 100-krat več kot komercialne litij-ionske baterije, 10-krat več kot superkondenzator. Večja kot je gostota moči, hitrejša je hitrost prenosa energije (posledica je lahko hitrejša hitrost polnjenja). Poleg tega lahko ta nova baterija shrani energijsko gostoto 160 vatov na kilogram baterije, kar je primerljivo s komercializirano litij-ionsko baterijo, kar je 30-krat več kot tradicionalni superkondenzator.

Večja kot je energijska gostota, več energije je mogoče shraniti, več energije je shranjeno (z daljšimi prevoženimi kilometri električnih vozil). Če je teža opreme enaka, se lahko trenutna površinsko posredovana baterija in litij-ionske baterije uporabljajo za električna vozila in ustanovitelj Nano Instrument in Angerstron Materials Company, soustanovitelj Jiang Bauz (Borz.jang) Rečeno je, da je naša površinsko posredovana baterija podobna trenutni litij-ionski bateriji, lahko dodatno poveča energijsko gostoto, tako da lahko izboljša tudi načrt poti.

Načeloma pa se površinsko posredovane baterije lahko napolnijo v nekaj minutah (ne smejo biti krajše od ene minute) in ne v urah, tako kot litij-ionske baterije, ki se uporabljajo v električnih vozilih. Jiang Bauldz in njegov partner v Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

in Angersmia Material Company sta objavila to študijo, ki je študija opreme za shranjevanje energije naslednje generacije, objavljena v najnovejšem "Nano Express" (Nanoletters). Obe podjetji sta specializirani za komercializacijo nanomaterialov, Angerstrong je največji svetovni proizvajalec nano-granita (NGPS: Nanographeneplatelets). Tako kot pojasnjujejo raziskovalci v svojih raziskavah, obstajajo svoje prednosti in slabosti pri shranjevanju energije, baterijah in superkondenzatorjih.

Čeprav je energijska gostota litij-ionskih baterij (120-150 vatov / kg) veliko višja od superkondenzatorja (5 vatov / kg), ima ta baterija nizko gostoto moči (1 kW / kg baterije) , Primerjajte 10 kW / kg baterije). Številne raziskovalne skupine so si prizadevale dodati gostoto moči litij-ionske baterije, izboljšati energijsko gostoto superkondenzatorja, vendar imata ti dve področji še vedno velike izzive. Ker je dobavljeno novo ogrodje, ga je mogoče uporabiti za naprave za shranjevanje energije, tako da ta površinsko posredovana baterija omogoča raziskovalcem, da zaobidejo te izzive.

Razviti to novo napravo za shranjevanje energije, zmanjšati vrzel med zmogljivostjo litij-ionske baterije in superkondenzatorja, je dejal Jiang Bauz. Še pomembneje, ta popolnoma nov okvir za proizvodnjo naprav za shranjevanje energije, ki raziskovalcem omogoča doseganje visoke energijske gostote, pa tudi visoke gostote moči, ne da bi žrtvovali eno za drugo. Površinsko posredovana baterijska elektroda ima veliko površino, tako da se velika količina ionov hitro premika, kar omogoča hiter čas polnjenja.

Vir: Ključ do površinsko posredovane zmogljivosti baterije ameriške kemije je, da katoda in anoda vsebujeta zelo veliko površino grafena. Pri izdelavi baterij so raziskovalci v anodo dali kovinski litij (v obliki delcev ali kovinske folije). V prvem ciklu praznjenja je litij ioniziran, število litijevih ionov je prineslo več kot v litij-ionski bateriji.

Ko se baterija uporablja, ti ioni migrirajo na katodo skozi tekoči elektrolit, v pore katode, da dosežejo veliko površino grafena v katodi. Med postopkom polnjenja velika količina toka litijevih ionov hitro migrira s katode na anodo. Zelo velika površina elektrode, tako da se velika količina ionov hitro premika, visoka moč in energijska gostota.

Raziskovalci so pojasnili, da površina porozne elektrode (namesto v bloku elektrode, kot je baterija v bateriji) ne porabi zamudnega postopka vstavljanja. Med tem postopkom je treba med elektrode vstaviti litijeve ione, kar predstavlja pomemben čas polnjenja baterije. Čeprav so raziskovalci v tej študiji uporabili veliko število različnih vrst grafita, so bile pripravljene različne vrste grafena (oksidiran, reduciran enoslojni in večslojni grafen), vendar so bili ti materiali in konfiguracije dodatno analizirani za optimizacijo te naprave.

Po eni strani nameravajo raziskovalci nadalje preučiti življenjsko dobo te baterije. Zaenkrat so ugotovili, da lahko te naprave obdržijo 95% zmogljivosti po 1000 ciklih, tudi po 2000 ciklih še vedno ni znakov dendrita. Raziskovalci nameravajo razpravljati tudi o različnih mehanizmih za shranjevanje litija glede na zmogljivost opreme.

Ocenjujemo, da komercializacija tehnologije površinsko posredovanih baterij ne bo imela večjih ovir, je dejal Jiang Bauz. Čeprav se trenutni grafen prodaja po visoki ceni, Angerstron Materials Company aktivno širi proizvodno moč grafena. Pričakuje se, da se bodo v naslednjih 1-3 letih proizvodni stroški grafita znatno znižali.