211service.com
Lieliski uzlādējami litija akumulatori
Esošie litija akumulatori var ļaut ar baterijām darbināmiem elektriskajiem transportlīdzekļiem ar uzlādi nobraukt simtiem jūdžu, izraisot lielāko autoražotāju sacīksti, lai pierādītu, ka akumulatori ir pietiekami droši un izturīgi masu tirdzniecībai. Tikmēr akumulatoru izstrādātāji turpina uzlabot litija veiktspēju. Pagājušajā mēnesī Stenfordas universitātes materiālu zinātnieki atklāja nanovadu elektrodu, kas varētu vairāk nekā trīskāršot litija bateriju enerģijas uzglabāšanas jaudu un uzlabot to drošību.
Uzbriest nanovadi: Uzlādējot ar litija joniem, šie silīcija nanovadi uzbriest no 89 nanometriem plata (augšā) līdz 141 nanometram platumam un izstiepjas (apakšā); tie var uzņemt 10 reizes vairāk litija jonu nekā parastie grafīta elektrodi. Rezultātā nanovadi varētu vairāk nekā trīskāršot litija bateriju enerģijas jaudu.
Par attīstību ziņots zinātniskajā žurnālā Dabas nanotehnoloģijas , izriet no nanovadu novatora Yi Cui un akumulatoru eksperta Roberta Haginsa laboratorijām Stenfordā. Materiālzinātnes un inženierzinātņu nodaļa . Pētnieki rāda, ka silīcija nanovadi, kas atrodas tikai dažu atomu garumā, var darboties kā lieljaudas elektrodi, absorbējot un izdalot aptuveni 10 reizes vairāk litija jonu nekā mūsdienās parasti izmantotie grafīta elektrodi.
Litija akumulatora uzlāde parasti nozīmē litija jonu pārvietošanu no akumulatora pozitīvā elektroda vai katoda uz tā negatīvo elektrodu vai anodu. Silīcijam ir pareizā elektroķīmiskā afinitāte pret litija joniem, lai padarītu to par daudzsološu materiālu anodiem. Patiesībā līdz šim tas ir bijis pārāk daudzsološs. Silīcija anodi absorbē pārāk daudz litija. Uzlādes laikā silīcija anodi uzbriest līdz četras reizes lielākam par iepriekšējo tilpumu, salaužot materiālu. Jau pēc dažiem uzlādes cikliem anodi ir pabeigti.
Nanovadi, gluži pretēji, ņem tūsku solī. Stenfordas līdzstrādnieku silīcija nanovadi uzbriest, kad tiek uzlādēti no 89 nanometriem platumā līdz 141 nanometram platumā, un vienlaikus izstiepjas, tādējādi atbrīvojot spriedzi. Pēc vairāk nekā 20 cikliem tiem nav mehānisku bojājumu pazīmju.
Tāpat, saskaņā ar Cui teikto, silīcija nanovadi nešķiet tikpat jutīgi kā grafīts pret tipiskiem atteices mehānismiem, kas rada drošības problēmas (tostarp ugunsgrēkus, kas izraisīja jaunu ASV Transporta departamenta noteikumi šonedēļ ierobežojot litija baterijas reģistrētajā bagāžā). Potenciāli silīcijs būs daudz drošāks par oglekli, saka Cui, kurš norāda, ka uzlabota drošība varētu būt galvenais, lai litijs nākotnē tiktu pieņemts transportlīdzekļos. Lai iznīcinātu tehnoloģiju, nepieciešams tikai negadījums vai divi. Viņš saka, ka tiek veikta testēšana vairākos ciklos, lai apstiprinātu silīcija nanovada anoda uzlabotu izturību un drošību.
Negatīvā puse ir tāda, ka Cui izmantotais nanovadu augšanas process, kas padod gāzveida silīciju šķidrā zelta katalizatoram, lai izveidotu cieto elektrodu, ir augstas temperatūras (600 līdz 900 °C) process, kura palielināšana varētu būt dārga. Cui uzskata, ka tvaika-šķidruma-cietvielu procesa mēroga palielināšana tomēr ir iespējama, taču viņš atzīst, ka viņš arī pēta citu pieeju.
Ohaio štata universitātes ķīmiķis Yiying Wu , kurš strādā arī uz nanovadu elektrodiem, Stenfordas darbu noteikti sauc par ļoti svarīgu. Taču Wu un citi materiālu zinātnieki brīdina, ka būs nepieciešami papildu sasniegumi, pirms litija baterijas ar nanovadu elektrodiem ievērojami uzlabos elektrisko transportlīdzekļu akumulatoru veiktspēju. Ne mazāk svarīga ir vajadzība paplašināt nanovadu izgatavošanas procesu, kas vēl ir masveidā ražoti komerciālai lietošanai.
Vēl viens ierobežojums ir tāds, ka, lai gan Cui silīcija nanovadi veido lieliskus anodus, litija bateriju tehnoloģijai ir lielāka nepieciešamība pēc uzlabotiem katodiem. Konkrētajā akumulatorā anoda aizstāšana, kas uzglabā vairāk litija jonu, neietekmē bez atbilstoša katoda, kas var nodrošināt lielāku uzlādi.
Gan Cui, gan Vu (kurš ziņots viņa paša litija anoda izstrāde pagājušajā mēnesī ar lielas ietilpības kobalta oksīda nanovadu) saka, ka viņu laboratorijas strādā pie jauniem materiāliem katodiem. Tas ir šī biznesa svētais grāls, saka Vu. Ikviens, kurš spēj radīt daudz lielāku katoda jaudu, nesīs milzīgu izrāvienu litija akumulatoram.