211service.com
Ilgstoši akumulatori klēpjdatoriem
Parastie klēpjdatoru un mobilo tālruņu litija jonu akumulatori ātri zaudē spēju uzkrāt enerģiju un var aizdegties, ja tie ir pārlādēti vai bojāti. Tagad pētnieki plkst Argonnes Nacionālā laboratorija Argonnē, IL, ir izstrādājuši kompozītmateriālus akumulatoru, kas var padarīt šādas baterijas gan drošākas, gan ilgāku kalpošanas laiku, vienlaikus palielinot to spēju uzglabāt enerģiju par 30 procentiem.
Spēcīgas daļiņas: Jauni litija jonu akumulatoru elektrodu materiāli, kas šeit parādīti elektronu mikroskopā, var uzglabāt vairāk enerģijas un tādējādi darboties drošāk nekā parastie litija jonu akumulatori klēpjdatoros un mobilajos tālruņos.
Pagājušajā mēnesī pētnieki spēra nozīmīgu soli šīs tehnoloģijas komercializācijas virzienā, licencējot to lielam materiālu piegādes uzņēmumam Toda Kogyo, kas atrodas Japānā. Uzņēmumam ir iespējas izgatavot materiālus aptuveni 30 miljoniem klēpjdatoru akumulatoru gadā, saka Gerijs Henriksens, kurš pārvalda elektroķīmiskās uzglabāšanas izpēti uzņēmumā Argonne.
Jaunie materiāli ir viens no jaunas paaudzes litija jonu elektrodu ķīmijas piemēriem, kas novērš parasto litija jonu akumulatoru trūkumus. Katram ir savi kompromisi. Piemēram, citam materiālam, ko sauc par litija dzelzs fosfātu, ir labāka drošība un izturība nekā Argonne materiāliem, taču tas uzglabā nedaudz mazāk enerģijas nekā parastie litija jonu akumulatori. Argonne materiāli uzlabo mūsdienu klēpjdatoru akumulatoru drošību un uzticamību, vienlaikus saglabājot vairāk enerģijas.
Argonne pētnieki ir uzlabojuši pozitīvo elektrodu veiktspēju, palielinot klēpjdatoru baterijās jau izmantoto materiālu ķīmisko un strukturālo stabilitāti. Parastajās litija jonu akumulatoros, kurām ir kobalta oksīda elektrodi, neliela pārkaršana, ko izraisa materiāla pārlādēšana vai elektriskie īssavienojumi akumulatorā, var izraisīt strauju temperatūras paaugstināšanos elementā un dažos gadījumos aizdegšanos. Tas ir tāpēc, ka materiālam pārkarstot, kobalta oksīds viegli izdala skābekli, kas reaģē ar šķīdinātāju akumulatora elektrolītā un rada vairāk siltuma, veicinot reakcijas. Argonne pētnieki pievērsās šai problēmai, aizstājot daļu kobalta oksīda ar mangāna oksīdu, kas ir ķīmiski stabilāks.
Nākamais pētnieku solis bija aizstāt dažus elektrodā esošos aktīvo metāla oksīdu materiālus ar saistītu, bet elektroķīmiski neaktīvu materiālu, veidojot kompozītu. Šis materiāls neuzglabā enerģiju, jo tas neizlaiž un neuzņem litija jonus akumulatora uzlādes un izlādes laikā. (Litija jonu akumulatori rada elektrisko strāvu, litija joniem pārvietojoties starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem.) Neaktīvais materiāls padara kompozītmateriālu stabilāku nekā parastie elektrodu materiāli, kas nozīmē, ka tas var kalpot ilgāk. Viņš saka, ka viena materiāla versija var ilgt 1500 uzlādes un izlādes, nezaudējot lielu jaudu. Tas ir vairāk nekā divas reizes ilgāks nekā parasto klēpjdatoru akumulatoru kalpošanas laiks.
Turklāt aktīvā, enerģiju uzkrājošā materiāla daudzuma samazināšanai ir pretēja ietekme, palielinot kompozītmateriāla uzglabāšanas ietilpību. Ja no parastajiem kobalta oksīda materiāliem tiek noņemts pārāk daudz litija, materiāls noārdās un ātri zaudē spēju pilnībā uzlādēt un izlādēties. Neaktīvais materiāls ļauj izmantot daudz vairāk litija, nesabojājot materiālu.
Elektrodu materiāls var uzglabāt par 45% līdz 50% vairāk enerģijas nekā labākie klēpjdatoru bateriju elektrodi. Runājot par visu akumulatora elementu, ņemot vērā to, ka pozitīvais elektrods veido mazāk nekā pusi no akumulatora elementa kopējā svara un tilpuma, akumulatora kopējo enerģijas uzglabāšanu var uzlabot par 20–30 procentiem, saka Henriksens.
Nākamais pētnieku solis ir uzlabot kompozītmateriāla uzlādes un izlādes ātrumu, lai to varētu izmantot hibrīda transportlīdzekļos. Pašreizējais Argonne materiāls var pilnībā izlādēties apmēram trīs stundās — pietiekami ātri klēpjdatoriem, bet pārāk lēni automašīnai. Izlādes ātrumam būs jābūt vismaz trīs reizes ātrākam un, iespējams, vairāk, lai tehnoloģija darbotos spraudņa hibrīdos — transportlīdzekļos, kuros akumulatoru var uzlādēt no parastās elektrības kontaktligzdas.
MIT materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Yet-Ming Chiang saka, ka jaunais materiāls ir ievērojams uzlabojums salīdzinājumā ar litija kobalta oksīdu klēpjdatoru akumulatoriem. Ja jūs domājat par lauku, kas aug par 8 līdz 9 procentiem gadā, jūs vienkārši ietaupījāt sev trīs gadus. Jūs, iespējams, esat pārspējis konkurenci, viņš saka. Esmu pārliecināts, ka ikviens, kas ražo mobilo tālruņu un klēpjdatoru baterijas, būtu ļoti priecīgs, ja viņam būtu šāda priekšrocība.