Bateria e ndërmjetësuar nga sipërfaqja mund ta bëjë kohën e karikimit të automjetit elektrik vetëm disa minuta

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Krahasoni superkondensatorët dhe bateritë, siç tregohet në baterinë e ndërmjetësuar nga sipërfaqja që ka tre trashësi të ndryshme të elektrodave, si me densitet të lartë të fuqisë ashtu edhe me densitet të lartë energjie. Burimi: Ku është American Chemistry Society, është si një përparim në një teknologji baterie, por nuk është një bateri. Nanotekinstruments, Inc.

dhe filialet e saj, Angstronmaterials, Inc. e Ohton, zhvilluar Specifikimi i ri, i përdorur për projektimin e pajisjeve të ruajtjes së energjisë, në varësi të lëvizjes së shpejtë të një numri të madh të joneve të litiumit në elektrodë, kjo elektrodë ka një sipërfaqe të madhe grafeni. Kjo pajisje e ruajtjes së energjisë mund të jetë shumë e dobishme për automjetet elektrike, të cilat mund të reduktojnë kohën e karikimit, të shkurtuar nga më pak se një minutë nga orë.

Aplikime të tjera mund të përfshijnë ruajtjen e energjisë së rinovueshme (p.sh., ruajtjen e energjisë diellore dhe të erës) dhe rrjetet inteligjente. Studiuesit thanë se kjo pajisje e re është një bateri e shkëmbimit të joneve litium për funksionin e sipërfaqes së grafenit, ose më thjesht, bateri e ndërmjetësuar nga sipërfaqja (SMCS: Surface-Mediatedcells). Megjithëse pajisjet aktuale përdorin materiale dhe struktura të pahapura, ato tashmë mund të tejkalojnë bateritë litium-jon dhe superkondensatorët.

Kjo pajisje e re mund të furnizojë 100 kilovat për kilovat bateri, 100 herë më shumë se bateritë komerciale të litium-jonit, 10 herë më të larta se superkondensatori. Sa më e lartë të jetë densiteti i energjisë, aq më e shpejtë është shpejtësia e transferimit të energjisë (mund të rezultojë në një shpejtësi më të shpejtë karikimi). Përveç kësaj, kjo bateri e re mund të ruajë densitetin e energjisë prej 160 vat për kilogram bateri, e cila është e krahasueshme me baterinë litium-jon të komercializuar, 30 herë më e lartë se superkondensatori tradicional.

Sa më e madhe të jetë dendësia e energjisë, aq më shumë energji mund të ruhet, aq më shumë energji ruhet (me një kilometrazh më të gjatë të automjeteve elektrike). Nëse ka të njëjtën peshë pajisje, bateria aktuale e ndërmjetësuar nga sipërfaqja dhe bateritë litium-jon mund të përdoren për automjetet elektrike, dhe themeluesi i themeluesit të përbashkët të Nano Instrument and Angerstron Materials Company Jiang Bauz (Borz.jang) Thuhet se bateria jonë e ndërmjetësuar nga sipërfaqja është e ngjashme me baterinë aktuale të litium-jonit, mund të rrisë më tej densitetin e energjisë, duke e përmirësuar edhe më shumë densitetin e saj.

Megjithatë, në parim, bateritë e ndërmjetësuara nga sipërfaqja mund të karikohen në disa minuta (nuk mund të jetë më pak se një minutë), në vend të disa orësh, ashtu si bateria litium-jon e përdorur në automjetet elektrike. Jiang Bauldz dhe partneri i tij në Nanotechnology Instrument Co., Ltd.

dhe Angersmia Material Company kanë publikuar këtë studim, i cili është studimi i pajisjeve të ruajtjes së energjisë së gjeneratës së ardhshme, të publikuar në "Nano Express" më të fundit (Nanoletters). Të dyja kompanitë janë të specializuara në komercializimin e nanomaterialeve, Angerstrong është prodhuesi më i madh në botë i nanogranitit (NGPS: Nanographeneplatelets). Ashtu siç shpjegojnë studiuesit në kërkimin e tyre, ka pikat e tyre të forta dhe të dobëta në ruajtjen e energjisë, bateritë dhe superkondensatorët.

Megjithëse dendësia e energjisë e baterive të joneve litium (120-150 vat / kg) është shumë më e lartë se superkondensatori (5 vat / kg), kjo bateri ka një densitet të ulët të fuqisë (1 kW / kg bateri), Krahasoni baterinë 10 kW / kg). Shumë ekipe kërkimore kanë bërë përpjekje për të shtuar densitetin e fuqisë së baterisë litium-jon, për të përmirësuar densitetin e energjisë së superkondensatorit, por këto dy zona kanë ende sfida të mëdha. Për shkak se ofrohet një kornizë e re, ajo mund të përdoret për pajisjet e ruajtjes së energjisë, kështu që kjo bateri e ndërmjetësuar nga sipërfaqja i lejon studiuesit të anashkalojnë këto sfida.

Zhvilloni këtë pajisje të re të ruajtjes së energjisë, duke ngushtuar hendekun midis performancës së baterisë së joneve të litiumit dhe superkondensatorit, dhe tha Jiang Bauz. Më e rëndësishmja, kjo kornizë thelbësisht e re për prodhimin e pajisjeve të ruajtjes së energjisë, duke u mundësuar studiuesve të arrijnë densitet të lartë të energjisë, por edhe densitet të lartë të energjisë, pa sakrifikuar njëri-tjetrin. Elektroda e baterisë e ndërmjetësuar nga sipërfaqja ka një sipërfaqe të madhe, në mënyrë që sasia e madhe e joneve të kalojë shpejt, duke sjellë kohë të shpejtë karikimi.

Burimi: Çelësi i performancës së baterisë të ndërmjetësuar nga sipërfaqja e Kimisë Amerikane, është katoda dhe anoda përmbajnë një sipërfaqe shumë të madhe grafeni. Kur prodhojnë bateri, studiuesit vendosin metal litium (në formën e grimcave ose fletë metalike) në anodë. Në ciklin e parë të shkarkimit, litiumi jonizohet, numri i joneve të litiumit është sjellë më shumë sesa në baterinë e joneve të litiumit.

Kur përdoret bateria, këto jone migrojnë në katodë përmes elektrolitit të lëngshëm, në poret e katodës për të arritur një sipërfaqe të madhe grafeni në katodë. Gjatë procesit të karikimit, një sasi e madhe e fluksit të joneve të litiumit migron shpejt nga katoda në anodë. Sipërfaqja shumë e madhe e elektrodës, kështu që një sasi e madhe e joneve kalon shpejt, fuqi e lartë dhe densitet energjie.

Studiuesit shpjeguan se sipërfaqja e elektrodës poroze (në vend të elektrodës së bllokut, si bateria në bateri), nuk kërkon shumë kohë nga procesi i futjes. Gjatë këtij procesi, jonet e litiumit duhet të futen midis elektrodave, gjë që përbën një kohë të rëndësishme të karikimit të baterisë. Në këtë studim, megjithëse studiuesit përdorën një numër të madh të llojeve të ndryshme të grafitit, u përgatitën lloje të ndryshme grafini (grafeni i oksiduar, i reduktuar me një shtresë dhe me shumë shtresa), por këto materiale dhe konfigurime u analizuan më tej për të optimizuar këtë pajisje.

Nga njëra anë, studiuesit planifikojnë të studiojnë më tej jetën e ciklit të kësaj baterie. Deri më tani, ata zbulojnë se këto pajisje mund të ruajnë kapacitetin 95% pas 1000 cikleve, edhe pas 2000 cikleve, ende nuk ka asnjë tregues të dendritit. Studiuesit gjithashtu planifikojnë të diskutojnë, mekanizma të ndryshëm të ruajtjes së litiumit në lidhje me performancën e pajisjeve.

Ne vlerësojmë se komercializimi i teknologjisë së baterive të ndërmjetësuara në sipërfaqe nuk do të ketë ndonjë pengesë të madhe, tha Jiang Bauz. Megjithëse grafeni aktual shitet me një çmim të lartë, Angerstron Materials Company po zgjeron në mënyrë aktive fuqinë e prodhimit të grafenit. Pritet që në 1-3 vitet e ardhshme, kostoja e prodhimit të grafitit të ulet ndjeshëm.