211service.com
Labākas litija jonu baterijas
Tiek izstrādāts jauns litija jonu akumulatoru iemiesojums, kuru pamatā ir cietie polimēri. Bērklijā, Kalifornijā bāzēta starta programma Seeo, Inc . saka, ka tā litija jonu šūnas būs drošākas, ilgstošākas, vieglākas un lētākas nekā pašreizējās baterijas. Seeo akumulatoros kā elektrolītu tiek izmantotas plānas polimēra plēves un vieglos elektrodus ar augstu enerģijas blīvumu. Lorensa Bērklija Nacionālā laboratorija tagad ražo un testē Kalifornijas Universitātes Bērklija spinoff izstrādātās šūnas.
Stingrs un kompakts: Litija jonu šūnas, kurās izmanto polimēru elektrolītus, var izdevīgi iepakot kompaktos, elastīgos maisiņos (parādīts iepriekš), nevis ar lāzeru metinātos metāla konteineros, ko izmanto pašreizējās šūnās.
Litija jonu akumulatori tiek izmantoti mobilajos tālruņos un klēpjdatoros, jo tie ir mazāki un vieglāki nekā cita veida akumulatori. Tie ir daudzsološi arī elektriskajiem un hibrīdautomobiļiem. Tomēr parastie materiāli un ķīmija ir apturējuši tos plaši izmantot automašīnās.
Mūsdienu litija jonu baterijās tiek izmantoti litija kobalta oksīda elektrodi un šķidrs elektrolīts, parasti litija sāļi, kas izšķīdināti organiskā šķīdinātājā. Elektroda materiāls var atbrīvot skābekli, kad tas ir pārlādēts vai caurdurts, izraisot uzliesmojošā šķīdinātāja aizdegšanos un akumulatora eksploziju. Turklāt uzlādētie elektrodi ļoti reaģē ar šķidro elektrolītu, kas samazina jaudu un [cikla kalpošanas laiku]. Halils Amīns , Argonnes Nacionālās laboratorijas progresīvo akumulatoru tehnoloģiju grupas vadītājs.
Seeo galvenais atklājums ir cietais polimēra elektrolīts. Tas nav uzliesmojošs un līdz ar to pēc savas būtības drošāks. Turklāt akumulators laika gaitā saglabās lielāku ietilpību, jo polimērs nereaģē ar uzlādēto elektrodu. Mūža dati liecina, ka parastās litija jonu sistēmas 500 ciklos zaudē apmēram 40 procentus, saka Mohits Singhs, Seeo līdzdibinātājs. Mēs iegūstam daudz labāku cikla dzīvi. Mēs varam iziet cauri 1000 cikliem ar mazāk nekā 5 procentiem jaudas zudumu.
Negatīvā elektroda jeb anoda elektrolīts darbojas arī ar litija metāla plēvēm, kas ir vieglākas par pašreizējiem anoda materiāliem. Tas nozīmē, ka akumulators var nodrošināt vairāk enerģijas ar tādu pašu svaru. Pamatojoties uz akumulatora vienu elementu, Seeo ir aprēķinājis, ka tā enerģijas blīvums būtu līdz 300 vatstundām uz kilogramu, kas ir par 50 procentiem lielāks nekā šodien tirgū esošajiem litija jonu akumulatoriem.
Baterijām ar cietiem elektrolītiem ir papildu priekšrocība, ka tās ir lētākas ražot, saka Amine. Kamēr šķidrie elektrolīti ir cieši jānoslēdz ar lāzeru metinātā metāla traukā, plastmasas elektrolītus var iepakot termiski noslēgtos maisiņos.
Polimēru materiālu priekšrocības ir attaisnojušas polimēru elektrolītu pētījumus vairāk nekā trīs gadu desmitus. Faktiski litija polimēru baterijas jau ir atrodamas radiovadāmās automašīnās un MP3 atskaņotājos. Bet tie izmanto polimēru gēlu, kas satur šķīdinātājus, tāpēc, tāpat kā šķidrie elektrolīti, tiem ir aizdegšanās vai sprādziena risks, un tiem nav īpaši ilgs kalpošanas laiks.
Ir bijis grūti izveidot cietus polimērus, kas ir tikpat vadoši kā šķidrie elektrolīti. Uzlādes akumulatorā elektrolīts vada litija jonus no pozitīvā elektroda jeb katoda uz anodu. Jo augstāka ir elektrolīta vadītspēja, jo ātrāk akumulators uzlādējas. St. Paul, MN 3 miljoni un Monreāla, Kanādas elektroenerģijas piegādātājs Hidrokvebeka ir pavadījuši vairāk nekā 10 gadus cieto polimēru litija baterijām. Bet jums ir jādarbina polimērs 60 grādos pēc Celsija, lai uzlabotu vadītspēju, saka Amine. Tas nav īpaši praktiski.
Problēma ir tā, ka polimēra vadītspēja un mehāniskā izturība neiet roku rokā. Sings saka, ka, ja cilvēki mēģinātu izgatavot polimērus ar augstu jonu vadītspēju, viņi nonāktu pie lāses.
Seeo ir pārvarējis šo problēmu, veidojot plēves ar bloku kopolimēriem: materiāliem, kas satur divas savienotas polimēru ķēdes, kas paši savācas nanostruktūrās. Viens no polimēriem veido vadošu cilindru kopumu, kas ir iestrādāts otrā polimērā, kas kalpo kā cieta matrica. Sings saka, ka elektrolīta plēve ir izturīga un gandrīz tikpat vadoša kā šķidrie elektrolīti.
Seeo tehnoloģija ir kļuvusi ļoti pievilcīga, jo tā apgalvo, ka polimērs ir augstas vadītspējas, saka Amine. Tomēr litija anods varētu būt izrādīšanas aizbāznis. Litijam ir tendence uz virsmas raupjāt un izaugt kristāla dendriti, kas var sasniegt katodu un īssavienojumu akumulatoru. Uzņēmumam būs jāveic ilgtermiņa testi, lai parādītu, ka tā polimērs ir pietiekami ciets, lai bloķētu dendrītus.
Polimēru elektrolītiem ir arī viens liels raksturīgs trūkums. Singh saka, ka polimērus vienmēr ierobežos zemāka jonu vadītspēja, salīdzinot ar šķidrumiem. Tas nozīmē, ka Seeo akumulators būtu ierobežots lietošanai klēpjdatoros un elektriskajos transportlīdzekļos. Taču šie polimēri nespētu izmantot ātrās uzlādes lietojumus, piemēram, hibrīdelektriskos transportlīdzekļus vai elektroinstrumentus.