Yüzey aracılı pil, elektrikli araç şarj süresini yalnızca birkaç dakikaya indirebilir

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station supplementum

Üç farklı elektrot kalınlığına sahip, her ikisi de yüksek güç yoğunluklarına ve yüksek enerji yoğunluklarına sahip yüzey aracılı bataryada gösterildiği gibi süperkapasitörleri ve bataryaları karşılaştırın. Kaynak: Amerikan Kimya Derneği nerede, sanki pil teknolojisinde bir atılım gibi ama pil değil. Nanotekinstruments, Inc.

ve bağlı kuruluşları Angstronmaterials, Inc. Ohton&39;un geliştirdiği yeni spesifikasyon, çok sayıda lityum iyonunun elektrot içerisinde hızla taşınması esasına dayalı olarak enerji depolama ekipmanlarının tasarımında kullanılıyor, bu elektrotun geniş bir grafen yüzeyi bulunuyor. Bu enerji depolama cihazı, elektrikli araçlar için oldukça faydalı olabilir; şarj süresini bir dakikadan birkaç saate indirebilir.

Diğer uygulamalar arasında yenilenebilir enerji depolama (örneğin güneş ve rüzgar enerjisi depolama) ve akıllı şebekeler yer alabilir. Araştırmacılar, bu yeni cihazın grafen yüzey fonksiyonu için bir lityum iyon değişim pili veya daha basit bir ifadeyle yüzey aracılı pil (SMCS: Surface-Mediatedcells) olduğunu söyledi. Mevcut ekipmanlar açılmamış malzeme ve yapılar kullansa da, bunlar lityum iyon pilleri ve süper kapasitörleri aşabiliyor.

Bu yeni cihaz, kilovat başına 100 kilovat güç sağlayabiliyor; bu da ticari lityum iyon pillerden 100 kat, süper kapasitörlerden ise 10 kat daha yüksek. Güç yoğunluğu ne kadar yüksek olursa enerji transfer hızı da o kadar hızlı olur (daha hızlı şarj hızına yol açabilir). Ayrıca bu yeni pil, ticari lityum iyon pillerle karşılaştırılabilir olan kilogram başına 160 watt enerji yoğunluğunu depolayabiliyor; bu da geleneksel süper kapasitörlerden 30 kat daha yüksek.

Enerji yoğunluğu ne kadar büyük olursa o kadar fazla enerji depolanabiliyor, daha fazla enerji depolanıyor (elektrikli araçların daha uzun menzili ile). Aynı ekipman ağırlığı olursa, mevcut yüzey aracılı pil ve lityum iyon piller elektrikli araçlar için kullanılabilir ve Nano Instrument ve Angerstron Materials Company&39;nin kurucusu ve ortak kurucusu Jiang Bauz (Borz.jang) yüzey aracılı pilimizin mevcut lityum iyon pile benzer olduğunu, enerji yoğunluğunu daha da artırabileceğini ve böylece güzergahı da iyileştirebileceğini söylüyor.

Ancak prensipte yüzey aracılı piller, tıpkı elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon pillerde olduğu gibi saatler yerine birkaç dakika içinde (bir dakikadan az olmayabilir) şarj edilebiliyor. Jiang Bauldz ve Nanoteknoloji Enstrüman Şirketi&39;ndeki ortağı

ve Angersmia Material Company&39;nin son "Nano Express" (Nanoletters) dergisinde yayınlanan, yeni nesil enerji depolama ekipmanları üzerine olan bu çalışması yayımlandı. Her iki şirket de nanomalzemelerin ticarileştirilmesi konusunda uzmanlaşmış olup, Angerstrong dünyanın en büyük nano-granit (NGPS: Nanographeneplatelets) üreticisidir. Araştırmacıların araştırmalarında açıkladıkları gibi enerji depolama, piller ve süper kapasitörler alanlarında kendilerine özgü güçlü ve zayıf yönler bulunuyor.

Lityum iyon pillerin enerji yoğunluğu (120-150 watt/kg) süper kapasitöre (5 watt/kg) göre çok daha yüksek olmasına rağmen bu pilin güç yoğunluğu düşüktür (1 kW/kg pil, 10 kW/kg pil ile karşılaştırınız). Birçok araştırma ekibi lityum iyon pilin güç yoğunluğunu eklemek, süper kapasitörün enerji yoğunluğunu iyileştirmek için çaba sarf ediyor, ancak bu iki alanda hâlâ büyük zorluklar var. Yeni bir çerçeve sağlandığından enerji depolama aygıtları için kullanılabilir, dolayısıyla bu yüzey aracılı pil araştırmacıların bu zorlukları aşmasını sağlar.

Jiang Bauz, lityum iyon pil ile süper kapasitörün performansı arasındaki farkı daraltacak yeni bir enerji depolama cihazının geliştirileceğini söyledi. Daha da önemlisi, enerji depolama cihazlarının üretimi için bu temelde yeni çerçeve, araştırmacıların yüksek enerji yoğunluğuna, aynı zamanda yüksek güç yoğunluğuna, birini diğeri uğruna feda etmeden ulaşmalarını sağlıyor. Yüzey aracılı pil elektrodu geniş bir yüzey alanına sahip olduğundan, büyük miktardaki iyonlar hızla yer değiştirerek hızlı şarj süresi sağlar.

Kaynak: American Chemistry&39;nin yüzey aracılı pil performansının anahtarı, katot ve anotun çok büyük grafen yüzeyine sahip olmasıdır. Pil üretirken araştırmacılar anot kısmına lityum metali (partikül veya metal folyo şeklinde) koyuyorlar. İlk deşarj çevriminde lityum iyonize olur, lityum iyon bataryadakinden daha fazla lityum iyon sayısı getirilir.

Pil kullanıldığında bu iyonlar sıvı elektrolit aracılığıyla katoda göç eder, katodun gözeneklerinden geçerek katottaki geniş bir grafen yüzeyine ulaşırlar. Şarj işlemi sırasında büyük miktarda lityum iyon akısı hızla katottan anoda doğru hareket eder. Çok büyük elektrot yüzey alanı, böylece büyük miktarda iyonun hızla taşınması, yüksek güç ve enerji yoğunluğu.

Araştırmacılar, gözenekli elektrot yüzeyinin (pil içindeki pil gibi blok elektrotta değil) zaman alıcı yerleştirme işlemini tüketmediğini açıkladılar. Bu işlem sırasında elektrotlar arasına lityum iyonlarının yerleştirilmesi gerekir ki bu da pilin şarj süresini önemli ölçüde etkiler. Bu çalışmada araştırmacılar çok sayıda farklı tipte grafit kullanmış olmalarına rağmen farklı tipte grafenler (oksitlenmiş, indirgenmiş tek katmanlı ve çok katmanlı grafen) hazırlamışlar ancak bu malzemeler ve konfigürasyonlar bu cihazı optimize etmek için daha fazla analiz edilmiştir.

Araştırmacılar bir yandan da bu pilin çevrim ömrünü daha detaylı incelemeyi planlıyor. Şu ana kadar bu cihazların 1000 döngüden sonra %95 kapasiteyi koruyabildiğini, 2000 döngüden sonra bile hala dendrit belirtisi olmadığını buldular. Araştırmacılar ayrıca ekipman performansına göre farklı lityum depolama mekanizmalarını da tartışmayı planlıyor.

Jiang Bauz, "Yüzey aracılı pil teknolojisinin ticarileşmesinin önünde büyük engeller olmayacağını tahmin ediyoruz" dedi. Mevcut grafen yüksek bir fiyattan satılsa da Angerstron Materials Company, grafen üretim gücünü aktif olarak genişletiyor. Önümüzdeki 1-3 yıl içerisinde grafit üretim maliyetinin önemli oranda düşmesi bekleniyor.