Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Prototyp baterii litowo-metalowej ma znacznie większą pojemność niż jony litu

CHOPIN66 15 Gru 2017 02:44 3582 8
  • Prototyp baterii litowo-metalowej ma znacznie większą pojemność niż jony litugraphene-n...tery-4.jpg Download (72.43 kB)
    graf.Czy nowy materiał wykorzystujący
    nanorurkę węglową i hybrydę grafenu
    może położyć kres problemowi dendrytów
    w bateriach litowych?


    Duża pojemność akumulatorów litowo-jonowych sprawiła, że zasilają one wszystko: od niewielkich urządzeń mobilnych po ogromne ciężarówki. Ale obecna technologia akumulatorów litowo-jonowych zbliża się do granic możliwości, a poszukiwania dotyczą lepszych baterii litowych. Ale jedno stoi na przeszkodzie: dendryty. Jeśli nowa technologia naukowców Rice University spełni swój potencjał, może rozwiązać ten problem i umożliwić budowę baterii litowo-metalowej, które mogą pomieścić trzy razy więcej energii niż litowo-jonowe.

    Dendryty są mikroskopijnymi włóknami litowymi, które tworzą się na anodach podczas procesu ładowania, rozprzestrzeniając się jak wyspka, aż dotrą do drugiej elektrody, powodując zwarcie baterii. Ponieważ firmy takie jak Samsung wiedzą zbyt dobrze,co może to spowodować : to że bateria może się zapali, a może nawet eksplodować.

    "Bez wątpienia baterie litowo-jonowe zmieniły świat", mówi chemik James Tour, który kierował badaniem. - Ale są tak dobre, jak to tylko możliwe, bateria twojego telefonu komórkowego nie wytrzyma, dopóki nie pojawią się nowe technologie.

    Dopóki naukowcy nie znajdą sposobu na rozwiązanie problemu dendrytów, będziemy musieli pokładać nadzieje w akumulacji o wyższej pojemności i szybszym ładowaniu, która może powstrzymać lęk przed zawieszeniem. To wyjaśnia, dlaczego nie brakowało prób rozwiązania tego problemu, od użycia Kevlaru do spowolnienia wzrostu dendrytów aż po stworzenie nowego elektrolitu, który mógłby doprowadzić do rozwoju komórki bez anody. Jak więc porównać tę nową technologię z Rice University?

    Na początek jesteśmy w stanie powstrzymać rozwój dendrytów na swoich torach. Kluczem do tego jest unikalna anoda wykonana z materiału, który został stworzony na uniwersytecie pięć lat temu. Dzięki zastosowaniu kowalencyjnej struktury wiążącej, łączy ona dwuwymiarowy arkusz grafenowy i nanorurki węglowe, tworząc bezszwową trójwymiarową strukturę. Jak wyjaśnił Tour, gdy materiał został po raz pierwszy odsłonięty:

    "Poprzez rozwijanie grafenu na powierzchni metalu (w tym przypadku miedzi), a następnie rośnięcie nanorurki z grafenu, kontakt elektryczny między nanorurkami i metalową elektrodą jest omowy, co oznacza, że elektrony nie widzą różnicy, ponieważ to wszystko jest jednym bezszwowym materiałem."
    Prototyp baterii litowo-metalowej ma znacznie większą pojemność niż jony litugraphene-n...tery-2.jpg Download (84.24 kB)
    zdj.Zbliżenie powłoki litowo-metalowej
    anody grafenowo-nanorurkowej


    Zaprojektowany do użytku w magazynach energii i aplikacjach elektronicznych, takich jak super kondensatory- dopuszczony do użytku w 2014 roku gdy współprowadzący z autorem Abdul-Rahman Raji eksperymentował z litem i metalem i hybrydą grafenowo-nanorurkową ,naukowcy odkryli wtedy jego potencjał jako inhibitor dendrytów .

    "Myślałem, że lit metaliczny musi połączyć się z elektrodą.Analizowaliśmy wyniki eksperymentów przeprowadzanych w celu przechowywania jonów litu w materiale anodowym połączonym z katodą z tlenkiem litu i kobaltu w pełnej celi" - mówi Raji. "Byliśmy podekscytowani, ponieważ profil napięcia całej celi był bardzo płaski i w tym momencie wiedzieliśmy, że znaleźliśmy coś specjalnego."

    Bliższa analiza wykazała, że żadne dendryty nie wzrosły, gdy lit metaliczny został osadzony w autonomicznej anodzie hybrydowej - ale czy działałby w odpowiedniej baterii?

    Aby przetestować anodę, naukowcy zbudowali pełne prototypy baterii z katodami opartymi na siarce, które zachowały 80-procentową wydajność po ponad 500 cyklach ładowania i rozładowania (tj. Przybliżony poziom tego, przez jaki telefon przechodzi przez dwa lata). Na anodach nie zaobserwowano żadnych oznak dendrytów.

    Jak to działa

    Niska gęstość i duże pole powierzchni nanorurkowego lasu umożliwia metalowi litu równomierne pokrycie hybrydowego materiału węglowego przy ładowaniu akumulatora. A ponieważ jest dużo miejsca na wsuwanie się i wydostawanie cząstek podczas cyklu ładowania i rozładowywania, cykle kończą się równomiernie, co całkowicie zatrzymuje rozwój dendrytów.

    Zgodnie z badaniem, materiał anodowy jest zdolny do przechowywania w licie 3351 miliamperogodzin na gram, co jest zbliżone do teoretycznego maksimum czystego litu wynoszącego 3860 miliamperogodzin na gram i 10 razy więcej niż dla akumulatorów litowo-jonowych. Ponieważ dywan nanorurek ma niską gęstość, oznacza to, że jest w stanie pokryć całą powierzchnię podłoża i maksymalnie wykorzystać dostępną objętość.

    "Wiele osób badających baterie wykonuje tylko anodę, ponieważ wykonanie całego pakietu jest znacznie trudniejsze" - mówi Tour. "Musieliśmy opracować współrzędną technologię katodową opartą na siarce, aby pomieścić te anody litowo-jonowe o wysokiej wydajności w systemach pierwszej generacji. Produkujemy teraz pełne baterie, katodę i anodę, na skalę pilotażową, i są one testowane.


    Artykuł wersji oryginalnej został opublikowany 23 maja 2017 i znajduje się pod tym linkiem https://newatlas.com/lithium-battery-graphene-nanotube-anode/49621/

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    CHOPIN66
    Poziom 11  
    Offline 
  • #2
    winio42
    Poziom 18  
    Tytuł artykułu jest mylący.

    CHOPIN66 napisał:
    Zgodnie z badaniem, materiał anodowy jest zdolny do przechowywania w licie 3351 miliamperogodzin na gram, co jest zbliżone do teoretycznego maksimum czystego litu wynoszącego 3860 miliamperogodzin na gram
  • #3
    CHOPIN66
    Poziom 11  
    winio42 napisał:
    Tytuł artykułu jest mylący.

    CHOPIN66 napisał:
    Zgodnie z badaniem, materiał anodowy jest zdolny do przechowywania w licie 3351 miliamperogodzin na gram, co jest zbliżone do teoretycznego maksimum czystego litu wynoszącego 3860 miliamperogodzin na gram


    Dzięki już poprawiłem :D mogłem tego nie zauważyć jak tłumaczyłem - w końcu jak by nie było 2:44 w nocy :D
  • #4
    Marek_Ertew
    Poziom 16  
    Obecne akumulatory Li-ion mogą być niebezpieczne ze względu na duży prąd rozładowania i duży stosunek pojemności elektrycznej do pojemności cieplnej.
    Jeśli przyszłe konstrukcje rzeczywiście będą miały wielokrotnie większą pojemność elektryczną na jednostkę masy, to mogą stanowić realne zagrożenie w przypadku zwarcia, nawet zakładając że akumulator nie ulegnie rozszczelnieniu i nie zapali się.
  • #5
    winio42
    Poziom 18  
    Gęstość energii zbliża się do gęstości energii benzyny. To daje do myślenia.
    Z drugiej strony, z benzyną sobie radzimy.
  • #6
    CHOPIN66
    Poziom 11  
    Marek_Ertew napisał:
    Obecne akumulatory Li-ion mogą być niebezpieczne ze względu na duży prąd rozładowania i duży stosunek pojemności elektrycznej do pojemności cieplnej.
    Jeśli przyszłe konstrukcje rzeczywiście będą miały wielokrotnie większą pojemność elektryczną na jednostkę masy, to mogą stanowić realne zagrożenie w przypadku zwarcia, nawet zakładając że akumulator nie ulegnie rozszczelnieniu i nie zapali się.


    Do zawarć wewnętrznych nie będzie dochodzić, poto zastosowali nanorurki węglowe . Właśnie w celu powstrzymania dendrytów. :D
  • #9
    akytam
    Poziom 16  
    Z benzyną sobie radzimy bo to jest tylko "połowa zgromadzonej" energi. Sama w sobie jest stabilna. Akumulatory mają "komplet". To tak jakby wymieszać benzynę z utleniaczem. Nie piszę tlenem bo nie wiem czy się da. I już jest coś co w przypadku awarii (delikatnie powiedziane) będzie wyglædać jak mniejszy Challenger z 86 roku. Akumulatory z założenia mają zgromadzoną już energię. I w przypadku awarii przy jeszcze większych gęstościach energii na jednostkę masy reakcje chemiczne będą szybkie - czyli silne a efekty spektakularne.