211service.com
Divi virzieni uz lētāku elektromobiļu akumulatoru
Lai ceļi varētu piepildīties ar elektriskajām automašīnām, akumulatoriem būs jākļūst daudz lētākiem — pēc dažiem aprēķiniem pat par 80 procentiem (skatiet sadaļu Kā uzlaboti akumulatori padarīs elektriskos transportlīdzekļus konkurētspējīgus). Divi nesenie sasniegumi, kas padara eksperimentālā tipa akumulatoru daudz praktiskāku, varētu radīt šādus izmaksu ietaupījumus.
Labāks akumulators: Šajā skenējošās elektronu mikroskopijas attēlā redzamas litija sulfīda daļiņas, ko izmantojuši Stenfordas universitātes pētnieki, lai izveidotu uzlabotu litija sulfīda akumulatoru.
Pētnieki gadiem ilgi ir strādājuši pie tāda veida akumulatoriem, kas izmanto litija metālu vienā elektrodā un sēru otrā. Teorētiski šāda veida akumulators varētu uzglabāt trīs līdz piecas reizes vairāk enerģijas nekā parasts litija jonu akumulators (skatiet Litija-sēra akumulatoru pārskatīšanu). Bet litija metāls ir ļoti reaģējošs, ja tiek pakļauts ūdens iedarbībai, un laika gaitā akumulatoros var veidot saknēm līdzīgas struktūras; šīs struktūras var savienot pozitīvos un negatīvos elektrodus, izraisot īssavienojumus un pat ugunsgrēkus. Tik daudzi pētnieki ir sākuši pievērst uzmanību līdzīgam akumulatoram, kuram nav nepieciešams litija metāls.
Jaunā tipa akumulatoros sēra elektrods tiek aizstāts ar litija sulfīda materiālu - savienojumu, kas satur gan litiju, gan sēru. Tas kļūst par litija avotu, tāpēc litija metāls vairs nav vajadzīgs, un to var aizstāt ar grafītu — materiālu, ko mūsdienās izmanto litija jonu baterijās — vai ar tādu materiālu kā silīcijs.
Problēma ir tā, ka litija sulfīds ir elektriski izolējošs, kas palēnina uzlādi un samazina akumulatora piegādātās enerģijas daudzumu. Bet divi jaunākie dokumenti, viens no Stenfordas un otrs no Lawrence Berkeley National Laboratory, piedāvā veidus, kā padarīt litija sulfīda baterijas praktiskākas.
Šie pētījumi parāda zemu izmaksu metodes litija sulfīda akumulatoru izgatavošanai ar lielu enerģijas uzglabāšanas jaudu. Darbs varētu novest pie komerciāliem akumulatoriem, kas uzglabā vairāk nekā trīs reizes vairāk enerģijas nekā litija jonu akumulatori, ko pašlaik izmanto elektriskajos transportlīdzekļos, saka. Juegangs Džans , Lorensa Bērklija Nacionālās laboratorijas zinātnieks.
Šī gada sākumā Yi Cui, Stenfordas materiālu zinātnes profesors, parādīja veidu, kā pārvarēt litija sulfīda akumulatoriem raksturīgos ierobežojumus, pirmajā uzlādes reizē lādējot akumulatoru ar lielāku spriegumu nekā parasti. Tas maina elektroda ķīmisko sastāvu, novēršot vadītspējas problēmu.
Pat tad litija sulfīds bija jāsajauc ar oglekli, lai uzlabotu tā vadītspēju, un ogleklis samazina enerģijas daudzumu, ko elektrods var uzglabāt: eksperimentos pietika, lai samazinātu akumulatora jaudu līdz līmenim, kas tuvs parastajiem litija jonu akumulatoriem. .
Džans demonstrēja jaunu veidu, kā sajaukt oglekli ar litija sulfīdu, kas ievērojami samazina katodā nepieciešamā oglekļa daudzumu. Elektroda procentuālais daudzums, kas sastāv no litija sulfīda, palielinās no mazāk nekā 50 procentiem līdz 67,5 procentiem. Šis uzlabojums daļēji tāpēc, ka to pastiprina uzlabojumi, ko tas pieļauj citās akumulatora daļās, varētu gandrīz dubultot kopējo akumulatora uzglabāšanas jaudu no 350 līdz 610 vatstundām uz kilogramu, lēš Džans. (Litija jonu akumulatori elektriskajos transportlīdzekļos tagad parasti uzglabā mazāk nekā 200 vatstundas uz kilogramu.)
Tehnoloģijas komercializācijai joprojām ir šķēršļi, tostarp nepieciešamība uzlabot akumulatoru uzlādes reižu skaitu un uzlādes ātrumu. Enerģijas uzglabāšanas skaitļi arī jāņem vērā ar nelielu sāls graudu — tie ir aprēķini, kas iegūti no laboratorijas mēroga eksperimentiem, nevis lielu, komerciāla mēroga akumulatoru mērījumiem.
Un litija-sēra baterijas, kurās izmanto litija metālu, joprojām var izrādīties izvēlētā tehnoloģija. Pētnieki un uzņēmumi, piemēram, Sion Power un Polyplus, gūst panākumus, uzlabojot to uzlādēšanas reižu skaitu, un izmanto keramiku vai citus materiālus, lai risinātu drošības problēmas (skatiet informāciju par litija jonu: ARPA-E veic likmes uz jaunu enerģijas krātuvi). .