211service.com
Automašīnas akumulators par puscenu
Pagājušajā gadā akumulatoru jaunuzņēmums A123 Systems izveidoja citu uzņēmumu 24M, lai izstrādātu jauna veida akumulatoru, kas paredzēts, lai elektriskie transportlīdzekļi brauktu tālāk un maksātu mazāk. Tagad pētniecības darbs, kas publicēts Uzlaboti enerģijas materiāli atklāj pirmo informāciju par to, kā šis akumulators darbosies. Tas arī risina problēmas, kas saistītas ar akumulatora laišanu tirgū.
Akumulatora prototips: Šeit parādītajā ierīcē tiek ievadīti divi dūņām līdzīgi elektrodu materiāli. Anoda materiāls ieplūst augšējā pusē, un katods ieplūst apakšā. Litija joni pāriet no viena materiāla uz otru, un elektroni plūst caur melno un sarkano vadu.
Liela problēma ar litija jonu akumulatoriem, ko izmanto elektriskajos transportlīdzekļos un plug-in hibrīdos, ir tā, ka tikai aptuveni 25 procentus no akumulatora tilpuma aizņem materiāli, kas uzglabā enerģiju. Pārējo daļu veido neaktīvi materiāli, piemēram, iepakojums, vadošās folijas un līmes, kas padara akumulatorus apjomīgus un veido ievērojamu daļu izmaksu.
24M plāno ievērojami samazināt neaktīvo materiālu akumulatorā. Saskaņā ar aplēsēm jaunajā dokumentā, tā akumulatori varētu sasniegt gandrīz divreiz lielāku enerģijas blīvumu nekā mūsdienu transportlīdzekļu akumulatoru bloki. Akumulatori ar lielāku enerģijas blīvumu būtu mazāki un lētāki, kas nozīmē, ka elektriskās un hibrīdautomobiļi būtu lētāki. Papīrs lēš, ka akumulatori varētu maksāt tikai 250 USD par kilovatstundu, kas ir mazāk nekā puse no pašreizējās cenas.
Parastais akumulators sastāv no simtiem šūnu. Katrā šūnā ir daudz plānu, cietu elektrodu kaudze. Šie elektrodi ir savienoti pārī ar metāla folijas strāvas kolektoriem un atdalīti viens no otra ar plastmasas plēvēm. Lai palielinātu enerģijas uzkrāšanu, ir jāpievieno vairāk elektrodu materiāla slāņu, kas savukārt prasa vairāk metāla folijas un plastmasas plēves slāņu.
24M dizains ļauj palielināt enerģijas uzglabāšanu bez papildu metāla folijas un plastmasas plēves. Galvenā atšķirība ir tā, ka elektrodi nav cietas plēves, kas sakrautas šūnā, bet gan dūņām līdzīgi materiāli, kas tiek glabāti tvertnēs — viens pozitīvā elektroda materiālam un otrs negatīvajam elektrodam.
Materiāli no tvertnēm tiek iesūknēti nelielā ierīcē, kur tie pārvietojas pa kanāliem, kas izgrebti metāla blokos. Tādā gadījumā joni pārvietojas no viena elektroda uz otru, izmantojot tāda paša veida separatora materiālu, ko izmanto parastajā akumulatorā. Elektroni iziet no materiāla ārējā ķēdē. Šajā dizainā enerģijas uzkrāšanas palielināšana ir tikpat vienkārša kā uzglabāšanas tvertņu izmēra palielināšana — ierīce, kas ļauj elektrodiem mijiedarboties, paliek tāda paša izmēra. Dizains arī novērš nepieciešamību savienot simtiem šūnu, lai panāktu atbilstošu enerģijas uzglabāšanu.
Jaunais akumulators ir līdzīgs tam, ko sauc par plūsmas akumulatoru, kurā divi elektrolīti tiek sūknēti viens otram garām. Taču parastie plūsmas akumulatori ir aptuveni 10 reizes lielāki par jauno dizainu, jo tajos tiek izmantoti atšķaidīti enerģijas uzglabāšanas risinājumi, kas padara tos nepraktiskus lietošanai automašīnās.
Pētnieki, kuru vadīja Tomēr-Ming Chiang MIT materiālu zinātnes profesors un gan A123 Systems, gan 24M dibinātājs, testēja dažādus materiālus elektrodiem, tostarp litija kobalta oksīdu, ko parasti izmanto klēpjdatoru baterijās. Viņi pierādīja, ka ierīce var uzlādēt un izlādēties tādā ātrumā, kāds nepieciešams elektriskajiem transportlīdzekļiem, saka Chiang.
Rakstā arī aprakstīts, kā pētnieki risina vienu no lielākajiem dizaina izaicinājumiem: elektriskā lādiņa izvilkšanu no dūņām. Parastā litija jonu šūnā elektroni dodas ceļā, lecot cauri savienotajām vadošajām daļiņām cietajā elektrodā, līdz tie sasniedz strāvas kolektoru. Jaunajā akumulatorā elektroni neplūst caur elektrolītu. Tātad Chiang un kolēģi sajauca nanomēroga oglekļa daļiņas dūņās; daļiņas šķidrumā spontāni veido savstarpēji saistītus tīklus, lai nodrošinātu elektronu aizplūšanas ceļus.
Izaicinājumi joprojām pastāv, pirms akumulatoru var tirgot. Elektriskā vadītspēja joprojām ir aptuveni 100 reizes mazāka, nekā tai vajadzētu būt praktiskā sistēmā, saka Chiang. Viņš arī strādā pie aktīvo vielu koncentrācijas palielināšanas dūņās.
Džefs Dāns , Dalhousie universitātes fizikas un ķīmijas profesors, atzīmē, ka, lai sasniegtu jaudas līmeņus, kas nepieciešami automašīnas piedziņai, elektroķīmiskajai šūnai tomēr vajadzētu būt lielai: separatora materiālam būtu jāpārklāj apmēram trīs metri un četri metri. . Viņš saka, ka to var sagriezt pārvaldāmos gabalos un sakraut, taču tas var padarīt sistēmu sarežģītu, un pat ar šādu pieeju šūna varētu būt apjomīga.
Mēs gūstam labus panākumus tehnoloģiju jomā, saka 24M izpilddirektors Throop Wilder. Darba pieņemšana ir mūsu attīstības virzītājspēku pamatprincipu stingrs apstiprinājums. 24M sastāv no aptuveni 20 darbiniekiem, un tas ir piesaistījis aptuveni 16 miljonus ASV dolāru.
Tā ir ļoti gudra ierīce, saka Dāns. Es nezinu, vai tas kādreiz būs kaut kas vairāk par ideju avīzē, bet Chiang jau iepriekš ir pārsteidzis cilvēkus.