Nytt litiumionbatteridesign som er 2000 ganger kraftigere og lader 1000 ganger raskere

University of Illinois, 3D porøst mikrostruktur litiumionbatteri

Forskere ved University of Illinois i Urbana-Champaign har utviklet en ny litiumionbatteriteknologi som er 2000 ganger kraftigere enn sammenlignbare batterier. Ifølge forskerne er dette ikke bare et evolusjonært skritt innen batteriteknologi, 'Det er en ny muliggjørende teknologi ... den bryter de normale paradigmene til energikilder. Det lar oss gjøre forskjellige, nye ting. '

For tiden handler energilagring om avveininger. Du kan ha mye strøm (watt) eller mye energi (wattimer), men du kan generelt ikke ha begge deler. Superkondensatorer kan frigjøre en enorm mengde kraft , men bare i noen få sekunder; brenselceller kan lagre en enorm mengde energi, men er begrenset i sin maksimale effekt. Dette er et problem fordi de fleste moderne applikasjoner av banebrytende teknologi - smarttelefoner, bærbare datamaskiner, elektriske biler - krever store mengder strøm og energi. Litiumionbatterier er for tiden den beste løsningen for kraftige og energiproduserte applikasjoner, men selv de beste li-ion-batteridesignene krever at industridesignere og elektroniske ingeniører foretar alvorlige avveininger når de lager en ny enhet.



Som bringer oss pent på University of Illinois ’batteri, som har en høyere effekttetthet enn en superkondensator, og likevel sammenlignbar energitetthet med dagens nikkel-sink- og litiumionbatterier. I følge universitetets pressemelding , dette nye batteriet kan tillate trådløse enheter å overføre signalene 30 ganger lenger - eller, kanskje mer nyttig, være utstyrt med et batteri som er 30 ganger mindre. Hvis det ikke var nok, er dette nye batteriet oppladbart - og kan lades 1000 ganger raskere enn vanlige li-ion-batterier. Kort sagt, dette er et drømmebatteri. (Se: DoE krever et kjemisk batteri med 5x kapasitet innen 5 år - kan det gjøres? )



Diagram som illustrerer University of Illinois

Disse store fremskrittene stammer fra en splitter ny katode og anodestruktur, banebrytende av University of Illinois forskere. I hovedsak har et standard li-ion-batteri normalt en solid, todimensjonal anode laget av grafitt og en katode laget av et litiumsalt. Det nye Illinois-batteriet har derimot en porøs, tredimensjonal anode og katode. For å skape denne nye elektrodestrukturen, bygger forskerne opp en struktur av polystyren (isopor) på et glassunderlag, elektroavsetting nikkel på polystyren, og deretter elektroavsetting nikkel-tinn på anoden og mangandioksid på katoden. Diagrammet ovenfor gjør en god jobb med å forklare prosessen.



Sluttresultatet er at disse porøse elektrodene har et enormt overflateareal, slik at flere kjemiske reaksjoner kan finne sted i et gitt rom, og til slutt gir det et enormt løft for utladningshastighet (effekt) og lading. Så langt har forskerne brukt denne teknologien til å lage et mikrobatteri med knappestørrelse, og du kan se i grafen nedenfor hvor godt batteriet deres sammenlignes med en vanlig Sony CR1620 knappecelle. Energitettheten er litt lavere, men effekttettheten er 2000 ganger større. I motsatt ende av det blødende spekteret - økt energitetthet, men lavere effekttetthet - da IBMs litium-luft-batteri leder for tiden pakken .

Energitetthet vs. effekttetthet for en rekke batteriteknologier, inkludert University of Illinois

Energitetthet vs. effekttetthet for en rekke batteriteknologier, inkludert University of Illinois ’nye mikrostrukturerte anode / katode li-ion-batteri

I den virkelige verdenen vil denne teknologien sannsynligvis bli brukt til å utstyre forbrukerenheter med batterier som er mye mindre og lettere - forestill deg en smarttelefon med et batteri som er tykkelsen på et kredittkort, som kan lades på få sekunder. Det vil også være mange applikasjoner utenfor forbrukerområdet, i kraftige innstillinger som lasere og medisinsk utstyr, og andre områder som normalt bruker superkondensatorer, for eksempel Formel 1-biler og hurtigoppladet elektroverktøy. For at dette skal skje, må University of Illinois først bevise at teknologien deres skaleres til større batteristørrelser, og at produksjonsprosessen ikke er for dyrt for kommersiell produksjon. Her håper du.



Copyright © Alle Rettigheter Reservert | 2007es.com