211service.com
Ātrā pārbaude nodrošina augstas enerģijas akumulatoru materiālus
Izmantojot jaunu automatizētu pieeju, lai ātri izveidotu un pārbaudītu tūkstošiem akumulatoru elementu, Wildcat Discovery Technologies, jaunuzņēmums Sandjego, Kalifornijā, ir izstrādājis jaunus materiālus, kas varētu palielināt litija jonu akumulatoru uzglabāšanas ietilpību automašīnām un portatīvajai elektronikai par vairāk nekā. 25 procenti.
Akumulators: Šajā korpusā atrodas automatizētas iekārtas simtiem bateriju izgatavošanai un testēšanai nedēļā. Katrs akumulators ir izgatavots no dažādiem eksperimentāliem materiāliem.
Akumulatori, kuru pamatā ir jauni materiāli, varētu paplašināt elektrisko transportlīdzekļu klāstu vai ļaut autoražotājiem saglabāt tādu pašu diapazonu, bet izmantot mazāk akumulatoru elementu, tādējādi samazinot akumulatora, kas ir elektromobiļa dārgākā daļa, izmaksas. Joprojām ir jāstrādā, lai uzlabotu jauno materiālu izturību, taču rezultāti nodrošina Wildcat augstas caurlaidības skrīninga tehnikas apstiprinājumu, kas ļauj pētniekiem ātri kārtot materiālu kombinācijas.
Lielas caurlaidības skrīnings ir izplatīts zāļu un ķīmiskajā rūpniecībā, lai atklātu jaunus savienojumus un katalizatorus, un šī tehnika ir ieviesusi iebrukumu akumulatoru attīstībā. Wildcat process atšķiras ar to, ka tajā tiek izgatavotas pilnīgas akumulatora šūnas, nevis tikai atsevišķas šūnu daļas, piemēram, elektrodi. Tas ir svarīgi, jo jebkura materiāla veiktspēja šūnā ir atkarīga no tā, kā tas mijiedarbojas ar citām daļām. Izmantojot parastās pieejas, jūs saņemat daudz viltus pozitīvu un viltus negatīvu, saka Stīvens Kejs , Wildcat galvenais zinātniskais darbinieks. Viņš saka, ka elektrodu materiāls, kas pats par sevi izskatās daudzsološs, var sabojāties pilnā šūnā, jo tas mijiedarbojas ar elektrolītiem, piedevām un pretējo elektrodu. Un tas, kas izskatās viduvējs, var ievērojami uzlaboties, ja to sajauc ar citiem materiāliem šūnā.
Wildcat jaunais materiāls, litija kobalta fosfāta variants, parasti būtu noraidīts, jo tas darbojas ar spriegumu, kas ātri iznīcina akumulatora elektrolītu, šķidrumu, kas vada litija jonus starp elektrodiem. Bet pētnieki savienoja materiālu ar daudzām jaunām elektrolītu receptēm un galu galā atklāja vienu, kas varētu izturēt augstu spriegumu. Kopumā uzņēmums aptuveni četru mēnešu laikā pārbaudīja 4000 materiālu, lai atrastu tos, kas strādāja.
Process sākas ar automātisku šķidro prekursoru materiālu sajaukšanu, kam seko elektrodu pulveru ražošana ar dažādām īpašībām, elektrodu plēvju veidošanās un elektrodu, separatora un elektrolītu apvienošana monētu šūnā, kāda ir pulkstenī. baterijas. Šīs šūnas tiek pārbaudītas, un labākās tiek uzlabotas.
Spēja šķirot tūkstošiem materiālu kombināciju un iekļaut tos pilnos akumulatora elementos ir diezgan iespaidīga, saka Džefs Dāns , Dalhousie universitātes fizikas profesors, kurš izmanto augstas caurlaidības metodes, lai pētītu akumulatoru materiālus. Viņi īsā laikā ir tikuši tālu, viņš saka.
Wildcat tika dibināts 2006. gadā un ir piesaistījis 16,5 miljonus ASV dolāru riska finansējumam. Tam ir arī ieņēmumi no vairāk nekā 40 pētniecības projektiem ar lielākajiem ražotājiem. Tās dibinātāju vidū ir Pīters Šulcs, Scripps pētniecības institūta profesors un augstas caurlaidības kombinatoriskās ķīmijas pionieris.
Akumulatora elementi, kas izmanto Wildcat jaunos materiālus, uzglabātu par aptuveni 60 procentiem vairāk enerģijas nekā litija dzelzs fosfāts šūnas, vienu veidu izmanto elektrisko transportlīdzekļu ražotāji. Salīdzinot ar dažiem jaudīgākiem akumulatoriem, kas varētu būt nākamās paaudzes elektriskajos transportlīdzekļos, piemēram, tiem, kas izmanto niķeļa, mangāna un kobalta maisījumu, jaunie materiāli varētu palielināt enerģijas daudzumu par vairāk nekā 25 tilpuma procentiem, saka Keja. .
Nav skaidrs, kā materiāli ietekmēs kopējās akumulatora izmaksas. Jaudas uzlabojums samazinās izmaksas, un augstāks šūnu spriegums vienkāršos elektroinstalāciju akumulatoru blokos, kas arī samazinās izmaksas, bet kobalta izmantošana padarīs tos dārgākus nekā litija dzelzs fosfāts. Lai samazinātu izmaksas, uzņēmums strādā pie elektrodu materiāliem, kas aizstāj kobaltu ar niķeli.
Uzņēmuma izstrādātie jaunie elektrolītu sastāvi varētu pavērt iespēju izmantot citus salīdzinoši augstsprieguma elektrodu materiālus, tostarp materiālu klasi, ko sauc par fluorofosfātiem, kas, savienojot pārī ar augstas veiktspējas pretējiem elektrodiem, varētu pat dubultot akumulatora ietilpību, saka Kaye. saka.
Uzņēmums pašlaik ražo savu jauno materiālu testa partijas un cer licencēt tehnoloģiju materiālu un akumulatoru uzņēmumiem, taču materiālu izturība vēl ir jāuzlabo. Pēc 150 uzlādes cikliem elektrodu materiāla jauda ir samazinājusies par 20 procentiem. Lai izmantotu portatīvajā elektronikā, akumulatoram ir jādarbojas dažiem simtiem ciklu. Elektriskajām automašīnām akumulatoram jāsaglabā 80 procenti no uzglabāšanas jaudas tūkstošiem ciklu.