211service.com
Baterijas, kas uzlādējas dažu sekunžu laikā
Jauns veids, kā izgatavot akumulatoru elektrodus, pamatojoties uz nanostrukturētām metāla putām, ir izmantots, lai izgatavotu litija jonu akumulatoru, kuru var uzlādēt līdz 90 procentiem divās minūtēs. Ja metodi var komercializēt, tas var novest pie klēpjdatoriem, kas uzlādējas dažās minūtēs, vai mobilo tālruņu, kas uzlādējas 30 sekundēs.
Putu jauda: Šo litija jonu akumulatora katodu var izmantot, lai izgatavotu akumulatoru, kas satur tikpat daudz enerģijas kā parastais, bet var uzlādēt simts reižu ātrāk.
Ultraātrās uzlādes elektrodu izgatavošanā izmantotās metodes ir saderīgas ar virkni akumulatoru ķīmisko vielu; pētnieki tos ir arī izmantojuši, lai izgatavotu niķeļa-metāla hidrīda akumulatorus, ko parasti izmanto hibrīdos un elektriskajos transportlīdzekļos.
To, cik ātri akumulators var uzlādēt un pēc tam atbrīvot šo jaudu, galvenokārt ierobežo elektronu un jonu kustība katodā un no tā, elektrods, kas uzlādes laikā ir negatīvs. Pētnieki ir mēģinājuši izmantot nanostrukturētus materiālus, lai uzlabotu procesu, taču parasti pastāv kompromiss starp kopējo enerģijas uzglabāšanas jaudu (kas nosaka, cik ilgi akumulators var darboties, pirms ir nepieciešams uzlādēt) un uzlādes ātrumu. Cilvēki atrisināja pusi problēmas, saka Pols Brauns , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign.
Braun grupa ir izgatavojusi ļoti porainas metāla putas, kas pārklātas ar lielu daudzumu aktīvo akumulatoru materiālu. Metāls nodrošina augstu elektrovadītspēju, un, lai arī tas ir porains, konstrukcijā ir pietiekami daudz aktīvā materiāla, lai uzkrātu pietiekamu enerģijas daudzumu. Poras ļauj joniem netraucēti pārvietoties.
Pirmais katodu izgatavošanas solis ir polimēru sfēru vircas izveidošana uz vadoša substrāta virsmas. To formas un virsmas lādiņa dēļ sfēras pašas saliekas regulārā veidā. Pēc tam Ilinoisas pētnieki izmanto parasto paņēmienu, ko sauc par galvanizāciju, lai aizpildītu vietu starp sfērām ar niķeli. Pēc tam tie izšķīdina polimēru sfēras un lielāko daļu metāla, lai atstātu niķeļa sūkli, kas ir aptuveni 90 procenti brīvas vietas. Visbeidzot, viņi audzē aktīvo materiālu virs sūkļa.
Tas ir zināms attālums līdz produktam, taču mums ir diezgan labas laboratorijas demonstrācijas ar niķeļa-metāla hidrīda un litija jonu akumulatoriem, saka Brauns. Ilinoisas grupa ir izgatavojusi litija jonu akumulatorus, kas gandrīz pilnībā uzlādējas aptuveni divās minūtēs. Metodei vajadzētu būt piemērojamai klēpjdatoriem un elektriskajām automašīnām nepieciešamajiem šūnu izmēriem, lai gan pētnieki tos vēl nav izstrādājuši.
Viņu sniegums ir bezprecedenta, saka Andreass Steins, Minesotas universitātes ķīmijas profesors. Steins bija aizsācējs polimēru daļiņu veidņu veidošanai, ko izmantoja Brauna grupa. Brauna darbs ir aprakstīts žurnālā Dabas nanotehnoloģijas .
Džefs Dāns , Dalhousie universitātes fizikas profesors, ir skeptiski noskaņots, ka šie elektrodi kādreiz nonāks produktos. Viņš saka, ka, aplūkojot šīs struktūras izveides plūsmas diagrammu, tā ir diezgan sarežģīta, un tas būs dārgi.
Brauns atzīst: ir daudz cilvēku, kas nāk klajā ar elegantām [elektrodu] konstrukcijām, taču to izgatavošana ir sarežģīta. Tomēr viņš saka, ka viņa ražošanas procesā ir apvienotas esošās metodes, kuras pašlaik plaši izmanto citu produktu ražošanā, ja ne akumulatoru ražošanā, un ka nevajadzētu būt pārāk grūti to pielāgot. Šis process pievienotu papildu darbības akumulatora izgatavošanai, taču šīs darbības nav īpaši dārgas vai sarežģītas, saka Brauns.
Brauna grupa nākamreiz pārbaudīs elektrodu struktūru ar plašāku akumulatoru ķīmisko vielu klāstu un strādās pie akumulatora otrās puses, anoda, uzlabošanas — sarežģītāks projekts.